KR20080042073A

KR20080042073A - 원심 압축기

Info

Publication number: KR20080042073A
Application number: KR1020087002194A
Authority: KR
Inventors: 고오이찌 스기모또; 다까시 시라이시; 히로따까 히가시모리; 히데요시 이소베
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-05-14
Also published as: WO2008035465A1; EP2072834A1; US20100129209A1; JP2008075536A; CN101341341A

Abstract

본 발명의 과제는 디퓨저 통로 내의 허브측 벽면 하류측에 있어서, 허브측 벽면으로부터 흐름이 박리되기 어려운 디퓨저 구조를 구비한 원심 압축기를 제공하는 것이다. 하우징(11) 내에서 회전하는 임펠러의 외주 단부로부터 토출되는 기류를 감속시킴으로써 정압을 회복시키는 디퓨저 통로(15)가 형성되어 있는 원심 압축기에 있어서, 디퓨저 통로(15)의 허브측 벽면(15b)이, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측으로 접근하는 경사 평면(20)을 구비하고 있다.

하우징, 디퓨저 통로, 임펠러, 슈라우드측 벽면, 허브측 벽면, 경사 평면

Description

원심 압축기 {CENTRIFUGAL COMPRESSOR}

본 발명은 터보차저(turbocharger) 등의 원심 압축기에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 자동차용 내연 기관에 사용되는 터보차저 등의 원심 압축기가 알려져 있다.

도5a는 종래의 원심 압축기의 주요부를 도시하는 단면도이다. 도시한 원심 압축기(10)는, 하우징(11) 내에서 다수의 블레이드(12)를 구비한 임펠러(13)가 회전하는 것에 의해, 하우징(11)의 외부로부터 도입된 가스나 공기 등의 유체를 압축한다. 이와 같이 하여 형성된 유체의 흐름(기류)은, 임펠러(13)의 외주 단부로 되는 임펠러 출구(이하에서는,「디퓨저 입구」라고도 부름)(14), 디퓨저 통로(15) 및 스크롤(16)을 통해 외부로 송출된다. 또한, 도면 중 부호 17은, 임펠러(13)가 회전하는 축 중심선이다.

상술한 디퓨저 통로(15)는 임펠러 출구(14)와 스크롤(16) 사이에 형성되어 있고, 임펠러 출구(14)로부터 토출되는 기류를 감속시킴으로써 정압(靜壓)을 회복시키기 위한 통로이다. 이 디퓨저 통로(15)는, 통상 한 쌍의 대향한 벽면으로 형성되어 있고, 이하의 설명에서는, 대향하는 한 쌍의 벽면의 한쪽을 슈라우드측 벽면(15a)이라 부르고, 다른 쪽을 허브측 벽면(15b)이라 부른다.

또한, 내연 기관과 조합하여 사용되는 자동차용 터보차저에서는, 넓은 압축기 작동 범위가 요구되는 것으로부터, 통상 베인을 갖지 않는 타입의 디퓨저(vaneless diffuser)가 채용되고 있다.

그런데, 최근에 있어서는, 원심 압축기(10)의 유량 증대와 고압력비화에 수반하여, 디퓨저 통로(15)로 유입되는 기류의 왜곡은 커지고 있다. 왜곡이 큰 흐름이 디퓨저 통로(15)로 들어가는 것에 의해, 디퓨저 통로(15) 내에서 소유량측 작동 한계를 결정하는 서징(surging)이라 불리는 현상이 일어난다고 생각되고 있다.

서징이 발생하는 메커니즘은, 기류의 역류 영역이 디퓨저 통로(15)의 출구측 단부에 도달했을 때에 발생한다고 생각되고 있다. 또한, 상술한 역류 영역의 발생은, 디퓨저 통로(15) 내에 있어서의 압축기 슈라우드측의 흐름, 즉, 슈라우드측 벽면(15a)을 따르는 흐름의 왜곡에 원인이 있다고 생각되고 있으므로, 이와 같은 흐름의 왜곡을 저감시키기 위한 디퓨저 구조가 제안되고 있다.

상술한 흐름의 왜곡은, 유속 분포나 압력 분포가 불균일한 상태의 것으로, 이것을 균일하게 하기 위한 종래 기술로서, 디퓨저 통로(15)의 유로 단면적을 변경하거나, 혹은, 순환 통로를 이용하는 등으로 한 구조 및 방법이 채용되고 있다. 이와 같은 종래 기술의 경우, 모두 디퓨저 통로(15)의 입구측[임펠러 출구(14)측]에 생기는 왜곡을 저감시키는 것에 중점을 둔 것이다.

상술한 왜곡 저감의 종래 기술로서는, 예를 들어 디퓨저 통로(15)의 벽면에 유로 단면적을 변화시키기 위한 볼록부 또는 오목부를 형성하는 것이 제안되고 있다. 이와 같은 볼록부 및 오목부는, 주위 방향으로 통로 형상을 변경하여 주위 방 향을 따르는 공기의 흐름을 균일하게 하므로, 이에 의해 압축 효율의 향상이 가능하게 된다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평10-176699호 공보

그러나, 특히 자동차용 터보차저와 같은 소형 원심 압축기에서는, 디퓨저 통로 내를 흐르는 기류 등 내부 유동의 계측이 곤란하다. 따라서, 실제 내부 유동의 왜곡은 아직 충분히 파악되어 있지 않고, 또한, 서징에 이르기까지의 현상에 대해서도 해명되어 있지 않기 때문에, 이들을 해명하여 효과적인 서징 방지 수단을 개발하고, 원심 압축기의 작동 범위를 확대하는 것(와이드 레인지화)이 필요해지고 있다.

종래의 디퓨저 통로(15)는, 일반적으로는 도5b에 도시하는 바와 같이, 대향하는 한 쌍의 벽면인 슈라우드측 벽면(15a) 및 허브측 벽면(15b)이 평행한 형상으로 되고, 디퓨저 통로(15)의 축 방향 유로 폭(W)은 주위 방향으로 일정하다. 이와 같이 구성된 종래의 디퓨저 통로(15)에 대해, 모델에 의한 내부 유동 계측을 실시하여 서징에 이르기까지 유동 패턴을 확인한 결과, 역류 영역(도면 중 화살표 A로 표시)이 디퓨저 통로(15)의 디퓨저 출구(18)측 단부에 도달하는 바와 같은 흐름 장(場)으로 되기 이전에, 디퓨저 출구(18)의 근방에서 허브측 벽면(15b)으로부터 흐름이 박리되어 역류 영역(도면 중 화살표 B로 표시)을 형성하고 있다는 지견을 얻었다. 즉, 슈라우드측 역류 영역(A)이 아닌 역류 영역(B)이 기인으로 되어 서징을 일으킨다고 생각된다.

이와 같이 디퓨저 출구(18)의 근방에서 발생하는 허브측 벽면(15b)으로부터의 흐름의 박리는, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 주위 방향으로 통로 형상을 변경하여 주위 방향을 따르는 공기의 흐름을 균일하게 하는 종래 기술에서는, 이것을 억제할 수는 없다고 생각된다.

본 발명은 상기한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 디퓨저 통로 내의 허브측 벽면 하류측(디퓨저 출구의 근방)에 있어서, 허브측 벽면으로부터 흐름이 박리되기 어려운 디퓨저 구조를 구비한 원심 압축기를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해, 하기의 수단을 채용했다.

본 발명에 관한 원심 압축기는, 하우징 내에서 회전하는 임펠러의 외주 단부로부터 토출되는 기류를 감속시킴으로써 정압을 회복시키는 디퓨저 통로가 형성되어 있는 원심 압축기에 있어서, 상기 디퓨저 통로의 허브측 벽면이, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측으로 접근하는 경사 영역을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 원심 압축기에 따르면, 디퓨저 통로의 허브측 벽면이, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측으로 접근하는 경사 영역을 구비하고 있으므로, 경사 영역에서는 허브측 벽면에 발생하는 저속 영역의 반경 방향 속도가 증대되어, 디퓨저 통로 내의 반경 방향 속도 분포가 균일하게 된다.

이 경우의 경사 영역은, 예를 들어 허브측 벽면에 형성한 경사 평면, 곡면 또는 단차면의 부분이며, 이 경사 영역에서는, 대향하는 슈라우드측 벽면을 향해, 하류측으로 갈수록 접근하도록 허브측 벽면을 경사지게 함으로써, 디퓨저 통로의 축 방향 유로 폭이 상류측으로부터 하류측으로 좁아지는 것이면 된다.

상기한 발명에 있어서, 경사 영역을 형성하는 디퓨저 통로 길이 방향의 적절한 위치는, 디퓨저 입구를 기점 (0)으로 한 디퓨저 출구 (1)까지의 디퓨저 통로 중, 비율로 0.3 내지 0.7보다도 하류측(출구측)의 범위로 된다.

또한, 상기한 발명에 있어서, 디퓨저 통로에 형성하는 경사 영역은, 허브측 벽면으로부터 슈라우드측 벽면을 향한 돌출량의 최대치가 계측에 의한 역류 영역의 크기와 동등하게 되는 통로 폭의 1/3 내지 1/5 정도로 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 발명에 있어서, 경사 영역을 평면으로 한 경우의 적절한 경사 각도는, 임펠러 출구 단면의 법선을 기준으로 하여 20도 이하이지만, 보다 적절한 경사 각도는, 임펠러 출구 단면의 법선을 기준으로 하여 2도 이상 10도 이하이다. 경사 각도가 지나치게 크면 통로 면적 축소에 의해 기류가 다시 가속되어 버리기 때문에 바람직하지 않다.

상술한 본 발명에 따르면, 디퓨저 통로의 허브측 벽면에는, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에 슈라우드측으로 접근하는 경사 영역이 형성되어 있으므로, 이 경사 영역에 있어서는, 허브측 벽면에 발생하는 저속 영역의 반경 방향 속도가 증대된다. 이로 인해, 디퓨저 통로 내의 반경 방향 속도 분포가 균일하게 되어, 국소적인 박리를 발생시키기 어려워지므로, 서지 유량의 저감이 가능해져 압축기 작동 범위를 넓히는 와이드 레인지화를 달성할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명은, 특히 넓은 압축기 동작 범위가 요구되는 자동차용 터보차저와 같이, 베인리스 디퓨저를 구비한 소형 원심 압축기를 와이드 레인지화하는 경우에 적합하다.

도1은 본 발명에 관한 원심 압축기의 제1 실시 형태를 나타내는 디퓨저 통로의 단면도이다.

도2는 도1의 제1 변형예를 나타내는 단면도이다.

도3은 도1의 제2 변형예를 나타내는 단면도이다.

도4는 본 발명에 관한 원심 압축기의 제2 실시 형태를 나타내는 디퓨저 통로의 단면도이다.

도5a는 원심 압축기의 주요부를 나타내는 단면도이다.

도5b는 디퓨저 통로의 종래 구조를 나타내는 단면도이다.

[부호의 설명]

10 : 원심 압축기

11 : 하우징

12 : 임펠러

14 : 임펠러 출구(디퓨저 입구)

15, 30 : 디퓨저 통로

15a, 30a : 슈라우드측 벽면

15b, 30b : 허브측 벽면

16 : 스크롤

18 : 디퓨저 출구

20 : 경사 평면(경사 영역)

21 : 경사 곡면(경사 영역)

22 : 경사 꺾은 선(경사 영역)

33 : 슈라우드측 경사부(경사 영역)

이하, 본 발명에 관한 원심 압축기의 일 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.

도5a에 도시하는 바와 같이, 원심 압축기(10)는, 하우징(11) 내에서 회전하는 임펠러(13)의 외주 단부로부터 토출되는 기류를 감속시킴으로써 정압을 회복시키는 디퓨저 통로(15)를 구비하고 있다. 이 디퓨저 통로(15)는 임펠러 출구(디퓨저 입구)(14)와 스크롤(16) 사이를 연결하도록 형성되어 있고, 슈라우드측 벽면(15a) 및 허브측 벽면(15b)으로 이루어지는 대향하는 한 쌍의 벽면 사이에 형성되어 있다.

도1은 제1 실시 형태를 나타내는 디퓨저 통로(15)의 단면도이다. 이 디퓨저 통로(15)는, 임펠러(13)의 외주 단부로부터 토출된 기류(도면 중 흰색 화살표로 나타냄)를 디퓨저 입구(14)로부터 도입하고, 슈라우드측 벽면(15a) 및 허브측 벽 면(15b)의 벽면 사이에 형성된 유로로 유도된 기류를 디퓨저 출구(18)로부터 스크롤(16)로 유출시킨다.

도시한 실시 형태에서는, 디퓨저 통로(15)의 허브측 벽면(15b)이, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측 벽면(15a)의 방향으로 접근하는 경사 평면(20)을 구비하고 있다. 이 경사 평면(20)은, 디퓨저 통로(15)의 허브측 벽면(15b)에 형성한 경사 영역이며, 디퓨저 입구(14)로부터 이격되어 디퓨저 출구(18)에 가까워질수록 슈라우드측 벽면(15a)에 접근하고, 대향하는 벽면 사이 거리인 축 방향 유로 폭(W)을 Wa까지 좁히고 있다.

즉, 경사 벽면(20)에 의해 형성된 경사 영역은, 법선 방향의 유로 길이를 L로 한 디퓨저 통로(15)에 있어서, 법선 방향에 평행하고 유로 길이를 La로 한 통로 상류측으로부터 슈라우드측 벽면(15a)의 방향을 향해 경사지고, 유로 길이를 Lb로 한 하류 부분에 형성되어 있다. 여기서, 유로 길이(L)를 1로 하면, 경사 영역으로 되는 하류 부분(Lb)의 적절한 길이는, 법선 방향과 평행한 상류 부분의 길이(La)를 0.3 내지 0.7로 한 하류측의 나머지 부분으로 된다. 바꾸어 말하면, 디퓨저 통로(15)의 길이 방향에 있어서 경사 영역을 형성하는 적절한 위치는, 디퓨저 입구(14)를 기점 (0)으로 하여 종점 (1)로 되는 디퓨저 출구(18)까지의 유로 길이를 L(L = 1)로 하면, 상류 부분의 길이(La)를 0.3 내지 0.7의 비율로 설정하고, 또한, 하류 부분의 길이(Lb)를 0.7 내지 0.3의 비율로 설정하면 된다. 따라서, 유로 길이(L)는 상류 부분의 길이(La)와 하류측의 길이(Lb)의 합계치(L = La + Lb)이기 때문에, 상류 부분의 길이(La)와 하류측의 길이(Lb)의 합계치(L)는 항상「1」로 된 다.

또한, 디퓨저 통로(15)에 형성하는 경사 영역은, 허브측 벽면(15b)으로부터 슈라우드측 벽면(15a)을 향한 경사 벽면(20)의 돌출량이, 최대치(Wb)로 되는 디퓨저 출구(18)에 있어서 통로 폭의 1/3 내지 1/5 정도로 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 돌출량의 최대치(Wb)는 1/3 내지 1/5 W 정도(Wb ≒ 1/3 내지 1/5 W)로 되므로, 경사 벽면(20)에 의해 좁혀진 축 방향 유로 폭(Wa)은, 축 방향 유로 폭(W)의 2/3 내지 4/5 정도(Wa ≒ 2/3 내지 4/5 W)로 되도록 설정된다.

또한, 상술한 경사 벽면(20)과 같이, 경사 영역을 평면으로 한 경우의 경사 각도(θ)는, 임펠러 출구 단면의 법선을 기준으로 하여 20도 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 더욱 적절한 경사 각도(θ)는, 임펠러 출구 단면의 법선을 기준으로 하여 2도 이상 10도 이하이다.

또한, 상술한 임펠러 출구 단면의 법선 및 법선 방향은, 임펠러(13)가 회전하는 축 중심선(17)으로부터 임펠러 출구 단면을 통과하여 외측으로 방사 형상으로 연장되는 직선 및 그 방향을 의미하는 것이며, 실질적으로는 기류의 흐름 방향과 근사하고 있다.

상술한 바와 같이, 경사 벽면(20)에 의해 형성된 경사 영역을 구비하고 있는 디퓨저 통로(15)는, 슈라우드측 벽면(15a) 및 허브측 벽면(15b)이 모두 법선 방향과 평행하고 축 방향 유로 폭(W)이 일정하게 되는 상류측의 영역과, 허브측 벽면(15b)이 슈라우드측 벽면(15a)을 향해 경사지는 경사 벽면(20)에 의해 축 방향 유로 폭(W)이 디퓨저 출구(18)측으로 좁혀져 가는 하류측의 경사 영역을 구비하고 있다.

이로 인해, 디퓨저 입구(14)로부터 도입된 기류는, 디퓨저 통로(15)를 흐르는 것에 의해 감속되어 정압을 회복하지만, 이때, 디퓨저 출구(18)에 접근한 하류측에서는, 벽면 근방에 발생하여 허브측 벽면(15b)으로부터 박리되는 원인이 된다고 생각되는 저속 영역의 기류가, 경사 벽면(20)으로 유도됨으로써 서서히 슈라우드측 벽면(15a)의 방향으로 흘러간다.

이 경우의 저속 영역은, 디퓨저 입구(14)로부터 디퓨저 출구(18)로 향하는 반경 방향의 속도 성분이 낮은 영역이다. 또한, 도시한 예에 있어서는, 반경 방향과 상술한 법선 방향이 일치하고 있다.

이 결과, 허브측 벽면(15b)의 벽면 근방에 발생한 저속 영역의 기류는, 반경 방향의 속도 성분이 증대된다. 이로 인해, 디퓨저 통로(15) 내에 있어서는, 반경 방향의 속도 분포가 균일하게 되므로, 국소적인 박리는 발생하기 어려워진다.

이와 같이, 디퓨저 통로(15) 내에 국소적인 박리가 생기기 어려워지면, 서지 유량의 저감이 가능해지기 때문에, 원심 압축기의 작동 범위를 넓히는 와이드 레인지화를 달성할 수 있다. 특히, 자동차용 터보차저와 같이, 베인리스 디퓨저를 구비하고 있는 소형 원심 압축기에 넓은 압축기 동작 범위가 요구되는 경우에 적용하면, 와이드 레인지화의 달성이 용이해진다.

그런데, 슈라우드측 벽면(15a)에 같은 경사 영역을 형성한 경우를 생각하면, 축 방향 유로 폭(W)은 반대로 디퓨저 출구(18)측으로 좁혀진다. 그러나, 슈라우드측 벽면(15a)의 디퓨저 출구(18) 부근에서는, 박리의 원인이라 생각되는 저속 영역 이 벽면 근방에 존재하지 않기 때문에, 경사 벽면(20)으로 유도된 기류가 서서히 허브측 벽면(15b)의 방향으로 흘러가는 것에 의해 가속된다. 이로 인해, 반경 방향의 속도 분포는, 가속한 슈라우드측 벽면(15a)과 저속 영역이 존재하는 허브측 벽면(15b)과의 속도차를 증가시키게 되므로, 불균일이 더욱 증대되게 된다.

다음에, 상술한 경사 영역의 제1 변형예를 도2를 기초로 하여 설명한다. 또한, 상술한 실시 형태와 같은 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제1 변형예에서는, 도1의 경사 평면(20) 대신에, 경사 곡면(21)에 의해 경사 영역을 형성하고 있다. 이 경사 곡면(21)은, 경사 영역을 형성하는 디퓨저 통로 길이 방향의 적절한 위치[길이(Lb)의 비율] 및 허브측 벽면(15b)으로부터 슈라우드측 벽면(15a)을 향한 돌출량의 최대치(Wb)에 대해서는 경사 평면(20)과 동일하고, 이 조건을 만족하도록 적절하게 곡률 등을 설정하면 된다. 또한, 이 경우의 곡면은, 디퓨저 통로(15) 내로부터 보아 오목 곡면 및 볼록 곡면 중 어느 것이라도 좋다.

이와 같은 경사 곡면(21)에 의한 경사 영역을 형성해도, 허브측 벽면(15b)의 벽면 근방에 발생한 저속 영역의 기류는 반경 방향의 속도 성분이 증대되므로, 디퓨저 통로(15) 내에 있어서는, 반경 방향의 속도 분포가 균일하게 되어 국소적인 박리가 발생하기 어려워진다.

따라서, 서지 유량의 저감이 가능해지기 때문에 원심 압축기의 작동 범위를 넓히는 와이드 레인지화를 달성할 수 있고, 특히, 베인리스 디퓨저를 구비하고 있 는 소형 원심 압축기에 넓은 압축기 동작 범위가 요구되는 경우에 적용하면, 와이드 레인지화를 용이하게 달성할 수 있다.

다음에, 상술한 경사 영역의 제2 변형예를 도3을 기초로 하여 설명한다. 또한, 상술한 실시 형태와 같은 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제2 변형예에서는, 도1의 경사 평면(20) 대신에, 경사 꺾은 선(22)에 의해 경사 영역을 형성하고 있다. 이 경사 꺾은 선(22)은 평면 경사부(22a)와 디퓨저 출구(18)측의 평행부(22b)에 의해 구성되어 있고, 이 경우의 평행부(22b)는 슈라우드측 벽면(15a) 및 허브측 벽면(15b)과 평행하게 된다.

또한, 경사 꺾은 선(22)은, 경사 영역을 형성하는 디퓨저 통로 길이 방향의 적절한 위치[길이(Lb)의 비율] 및 허브측 벽면(15b)으로부터 슈라우드측 벽면(15a)을 향한 돌출량의 최대치(Wb)에 대해서는 경사 평면(20)과 동일하다.

이와 같은 경사 꺾은 선(22)에 의한 경사 영역을 형성해도, 허브측 벽면(15b)의 벽면 근방에 발생한 저속 영역의 기류는 반경 방향의 속도 성분이 증대되므로, 디퓨저 통로(15) 내에 있어서는, 반경 방향의 속도 분포가 균일하게 되어 국소적인 박리가 발생하기 어려워진다.

따라서, 서지 유량의 저감이 가능해지기 때문에 원심 압축기의 작동 범위를 넓히는 와이드 레인지화를 달성할 수 있고, 특히, 베인리스 디퓨저를 구비하고 있는 소형 원심 압축기에 넓은 압축기 동작 범위가 요구되는 경우에 적용하면, 와이드 레인지화를 용이하게 달성할 수 있다.

또한, 도시한 경사 꺾은 선(22)은 경사부(22a)와 평행부(22b)의 조합으로 했지만, 2단계 이상의 경사부(22a)를 조합해도 좋고, 또한, 곡면을 조합하는 것도 가능하다.

도4는 본 발명에 관한 원심 압축기의 제2 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 같은 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 형태에서는, 디퓨저 통로(30)가 3개의 영역으로 분할된다. 즉, 상류측으로부터 차례로, 허브측 경사부(31)와, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 평행부(32)와, 슈라우드측 경사부(33)가 일체로 연결되어 있다. 이로 인해, 도1에 나타내는 제1 실시 형태에 대해, 가장 상류측에 허브측 경사부(31)를 추가하는 동시에, 슈라우드측 경사부(33)에서는, 슈라우드측 벽면(30a)과 허브측 벽면(30b)이 평행하게 배치되고, 동일한 경사 각도로 슈라우드측을 향해 경사진 것으로 된다.

이와 같은 구성을 채용해도, 디퓨저 통로(30)의 슈라우드측 경사부(33)에 있어서는, 허브측 벽면(30b)이, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분으로 되는 평행부(32)의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측으로 접근하는 경사 영역을 구비하고 있다. 즉, 슈라우드측 경사부(33)의 허브측 벽면(30b)이 슈라우드측으로 접근하는 것에 의해, 상술한 경사 평면(20)과 대략 같은 작용을 갖는 경사 영역이 형성되어 있다.

이로 인해, 경사 평면(20)과 같은 경사 평면으로 되는 허브측 벽면(30b)에 의해, 허브측 벽면(30b)의 벽면 근방에 발생한 저속 영역의 기류는 반경 방향의 속도 성분이 증대되므로, 디퓨저 통로(30) 내에 있어서는, 반경 방향의 속도 분포가 균일하게 되어 국소적인 박리가 발생하기 어려워진다.

이와 같이, 디퓨저 통로(15)의 허브측 벽면(15a)에는, 임펠러 출구 단면의 법선 방향과 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측으로 접근하는 경사 영역이 형성되어 있으므로, 허브측 벽면(15a)에 발생하는 저속 영역의 반경 방향 속도가 증대되어, 디퓨저 통로(15) 내의 반경 방향 속도 분포가 균일하게 된다. 따라서, 디퓨저 통로(15)의 디퓨저 출구(18) 부근에서는, 벽면으로부터의 국소적인 기류의 박리를 발생시키기 어려워지므로, 서지 유량의 저감이 가능해져 압축기 작동 범위를 넓히는 와이드 레인지화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적절하게 변경할 수 있다.

Claims

하우징 내에서 회전하는 임펠러의 외주 단부로부터 토출되는 기류를 감속시킴으로써 정압을 회복시키는 디퓨저 통로가 형성되어 있는 원심 압축기에 있어서,

상기 디퓨저 통로의 허브측 벽면이, 임펠러 출구 단면의 법선 방향에 평행한 부분의 하류측으로 되는 위치에, 슈라우드측으로 접근하는 경사 영역을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.