WO2017098911A1 - 遠心圧縮機の吐出部構造 - Google Patents

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WO2017098911A1
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flow path
discharge
scroll
tongue
flow passage
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PCT/JP2016/084491
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English (en)
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藤原　隆
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株式会社Ihi
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/422—Discharge tongues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
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    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the present disclosure relates to a discharge unit structure of a centrifugal compressor.
  • a spiral scroll is known in a turbocharger compressor housing that starts from a tongue and gradually increases in cross-sectional area clockwise, leading to a discharge pipe. ing.
  • the tongue is formed at a branch point between the scroll and the discharge pipe.
  • the tongue is defined as the start point and end point of scrolling, the start point is 0 °, the angle is clockwise, and 360 ° is the end point, and the scrolling ends at this position.
  • a portion following the end point of the scroll is a discharge pipe.
  • the shape of the discharge part is often configured to be straight.
  • a loss due to a collision of flows tends to occur on the larger flow rate side than the flow rate showing the peak efficiency. As a result, a decrease in efficiency occurs.
  • This disclosure describes a discharge unit structure of a centrifugal compressor that can suppress a decrease in efficiency in the discharge unit.
  • the inventor has intensively studied the cause of the loss due to the collision of the flow in the scroll flow path or the discharge flow path and the countermeasures for the cause. As a result, the inventor has found that the above problem can be solved by devising the shape of the discharge flow path and the position of the tongue relative thereto. That is, it has been found that in a conventional straight discharge section, a loss occurs due to, for example, the flow from the diffuser or the like colliding with the tongue.
  • One aspect of the present disclosure is a discharge unit structure of a centrifugal compressor provided with a compressed gas flow path including a scroll flow path and a discharge flow path connected to a discharge side of the scroll flow path.
  • a tongue provided at a branch portion between the discharge flow path, a first flow path portion having a center of curvature on the origin side of the scroll flow path, and a discharge flow of the first flow path portion;
  • a second flow path part having a center of curvature outside the path, wherein the first flow path part includes at least a part of the scroll flow path, and the second flow path part is at least a part of the discharge flow path.
  • the tongue portion faces the second flow path portion and is located in the middle of the second flow path portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a supercharger including a compressor to which an embodiment of the present disclosure is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view of the compressor housing in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the outer shape of the compressed gas channel.
  • FIG. 4 is a view showing the outer shape of the compressed gas flow path, and is a cross-sectional view cut along a plane orthogonal to the central axis passing through the origin.
  • FIG. 5A is a view showing the relationship between the winding end portion and the tongue portion
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the flow path cut along a plane including the central axis.
  • FIG. 6 is a diagram showing a flow channel shape from the winding end portion to the discharge flow channel.
  • FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the circumferential angle and the distance from the origin to the channel center
  • FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the circumferential angle and the cross-sectional area of the channel.
  • 8A is a view showing the total pressure distribution in the discharge portion structure of the present embodiment shown in FIG. 3
  • FIG. 8B is a view showing the total pressure distribution in the discharge portion structure of the comparative example shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an outer shape of a compressed gas channel according to a comparative example.
  • FIG. 10A is a view showing the outer shape of a compressed gas flow path according to a modification
  • FIG. 10B is a view showing the outer shape of a compressed gas flow path according to another modification.
  • One aspect of the present disclosure is a discharge unit structure of a centrifugal compressor provided with a compressed gas flow path including a scroll flow path and a discharge flow path connected to a discharge side of the scroll flow path.
  • a tongue provided at a branch portion between the discharge flow path, a first flow path portion having a center of curvature on the origin side of the scroll flow path, and a discharge flow of the first flow path portion;
  • a second flow path part having a center of curvature outside the path, wherein the first flow path part includes at least a part of the scroll flow path, and the second flow path part is at least a part of the discharge flow path.
  • the tongue portion faces the second flow path portion and is located in the middle of the second flow path portion.
  • the second flow path portion including at least a part of the discharge flow path has a center of curvature outside the scroll flow path. That is, the curving direction is opposite to that of the first flow path portion having the center of curvature on the origin side of the scroll flow path.
  • a tongue portion facing the second flow path portion is located in the middle of the second flow path portion. Since the tongue portion is provided in the middle of the second flow path portion that curves outward, the tongue portion is positioned on the outer peripheral side of the second flow path portion that draws the curve. Therefore, compared with the case where the discharge flow path is straight, the tongue portion is positioned far from the flow, and the flow hardly collides with the tongue portion. Loss can be reduced by the positional relationship between the curved discharge channel and the tongue. As a result, a decrease in efficiency in the discharge unit is suppressed.
  • the tongue may be located at the center of the second flow path portion or downstream from the center. According to this structure, the position of a tongue part becomes farther and the said effect can be exhibited more notably.
  • the angle formed by the wall surface on the scroll flow path side of the tongue and the wall surface on the discharge flow path side of the tongue is 50 ° or more. May be.
  • the supercharger 1 is applied to, for example, an internal combustion engine of a ship or a vehicle.
  • the supercharger 1 includes a turbine 2 and a compressor (centrifugal compressor) 3.
  • the turbine 2 includes a turbine housing 4 and a turbine impeller 6 housed in the turbine housing 4.
  • the turbine housing 4 has a scroll portion 4a extending in the circumferential direction at the inner peripheral edge.
  • the compressor 3 includes a compressor housing 5 and a compressor impeller 7 housed in the compressor housing 5.
  • the compressor housing 5 has a scroll portion 5a extending in the circumferential direction at the inner peripheral edge.
  • the turbine impeller 6 is provided at one end of the rotating shaft 14, and the compressor impeller 7 is provided at the other end of the rotating shaft 14.
  • the compressor wheel 7 is fixed to the rotating shaft 14 by a nut 16 provided at the other end of the rotating shaft 14.
  • a bearing housing 13 is provided between the turbine housing 4 and the compressor housing 5.
  • the rotating shaft 14 is rotatably supported by the bearing housing 13 via the journal bearing 15, and the rotating shaft 14, the turbine impeller 6 and the compressor impeller 7 rotate around the rotation axis H as an integral rotating body 12. .
  • the turbine housing 4 is provided with an exhaust gas inlet (not shown) and an exhaust gas outlet 10.
  • Exhaust gas (fluid) discharged from an internal combustion engine (not shown) flows into the turbine housing 4 through the exhaust gas inlet, and flows into the turbine impeller 6 through the scroll passage 19 in the scroll portion 4a. The impeller 6 is rotated. Thereafter, the exhaust gas flows out of the turbine housing 4 through the exhaust gas outlet 10.
  • the compressor housing 5 is provided with a suction port 9 and a discharge port 11 (see FIG. 2).
  • the compressor impeller 7 rotates via the rotating shaft 14.
  • the rotating compressor wheel 7 sucks external air through the suction port 9, compresses it, and discharges it from the discharge port through the scroll flow path 21 in the scroll portion 5a.
  • the compressed air discharged from the discharge port 11 is supplied to the internal combustion engine described above.
  • the compressor housing 5 to which the discharge part structure of the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS.
  • the compressor housing 5 is connected to a spiral scroll portion 5a, a cylindrical suction pipe 5b provided at the center of the scroll portion 5a, and the scroll portion 5a, and the discharge port 11 described above. And a discharge pipe 5c.
  • the compressor housing 5 includes a new compressed gas flow path 20 inside, thereby reducing the flow loss particularly at a large flow rate and improving the efficiency.
  • the compressor housing 5 is characterized by an internal flow path shape from the scroll portion 5a to the discharge pipe 5c.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the outer shape of the compressed gas channel 20.
  • FIG. 4 is a view showing the outer shape of the compressed gas channel 20, for example, a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the rotation axis H (center axis) passing through the origin C of the scroll channel 21.
  • the compressed gas flow path 20 provided in the compressor housing 5 includes a spiral scroll flow path 21 and a discharge flow path 22 connected to the discharge side of the scroll flow path 21. Contains.
  • the outer shape of the compressed gas channel 20 is, for example, a position where the outer wall surface of each channel cross section is the largest in the radial direction (referred to as the outermost peripheral portion) and a position where the inner wall surface is the smallest in the radial direction (the outermost portion). It is a curve connecting the inner circumference).
  • the heights of the outermost peripheral part and the innermost peripheral part in the direction of the rotation axis H are not necessarily the same.
  • the outermost peripheral portion and the innermost peripheral portion are projected in the rotation axis H direction on the plane orthogonal to the rotation axis H passing through the origin C.
  • the projected outer peripheral line and inner peripheral line may be considered as the outer shape of the compressed gas flow path 20.
  • the air sent by the compressor impeller 7 is collected in the compressed gas flow path 20 via the diffuser 17 (see FIG. 5B) and discharged from the discharge port 11.
  • the annular diffuser 17 is a parallel flow path having a certain height in the rotation axis H direction.
  • the diffuser 17 is provided between the space in which the compressor impeller 7 is disposed and the compressed gas flow path 20 to communicate these.
  • An annular diffuser outlet 21 c appears on the inner peripheral side of the compressed gas flow path 20.
  • the origin C of the scroll channel 21 is, for example, a point that serves as a reference for the radial distance from the rotation axis H of the inner wall 23 or the outer wall 24 of each channel cross section in the scroll channel 21.
  • the rotation axis H passes through the origin C.
  • the rotation axis H can be determined based on, for example, the structure of the compressor housing 5 or the fitting structure between the compressor housing 5 and the bearing housing 13 (see FIG. 1).
  • the rotation axis H may be the axis of the inner peripheral surface of the suction pipe 5b (that is, the suction port 9).
  • the rotation axis H may be the tip of the outer peripheral side of the wall 5d of the compressor housing 5 that forms the diffuser 17 (the wall facing the scroll channel 21), that is, the axial center of the outer peripheral edge 17a of the diffuser 17. .
  • the rotation axis H may be the axis of the fitting portion 18 between the compressor housing 5 and the bearing housing 13.
  • the rotation axis H can be the center (center) thereof.
  • the rotation axis H may be the center of their area.
  • a tongue portion 30 is provided at a branch portion between the scroll flow path 21 and the discharge flow path 22.
  • a range from the winding start portion 21 a corresponding to the tongue portion 30 to the winding end portion 21 b is a scroll flow passage 21 in the compressed gas flow passage 20. More specifically, the circumferential angle from the winding start portion 21a to the winding end portion 21b is, for example, about 300 °. The angle in the circumferential direction from the winding start portion 21a to the winding end portion 21b is not limited to this aspect, and may be less than 300 ° or 300 ° or more.
  • the range of the scroll flow path 21 can be changed depending on the shape of the discharge pipe 5c, the position of the discharge port 11, the design method, and the like.
  • the scroll flow path 21 may be continuous over one round (that is, 360 °).
  • the scroll flow path 21 starts at a position corresponding to the tongue 30, and the scroll flow path 21 ends at the position of the representative cross section A (see FIG. 5A).
  • the flow path following the scroll flow path 21 is the discharge flow path 22 described above.
  • the discharge flow path 22 can have any shape or size as the position or shape of the discharge port 11 is changed depending on the usage pattern of the supercharger 1. The shapes of the scroll flow path 21 and the discharge flow path 22 are determined so that the efficiency increases with respect to the predetermined discharge port 11.
  • the compressed gas flow path 20 has a second flow path portion F ⁇ b> 2 that is curved outward in the range of the discharge flow path 22. That is, the compressed gas flow path 20 is provided so as to be continuous with the first flow path portion F1 having the center of curvature on the origin C side (in other words, on the inner side) and the first flow path portion F1. And a second flow path portion F2 having a center of curvature on the outside.
  • each flow path portion is, for example, the center of the cross section when the compressed gas flow path 20 is cut along a plane passing through the origin C (refer to the center of gravity or the centroid, the center P in FIG. 5B).
  • the curves connecting the centers are not necessarily located on the same plane.
  • a curve connecting the centers may be projected in the axial direction passing through the origin C, and the curvature of each flow path portion may be calculated based on the central line L projected on a plane orthogonal to the axial line.
  • the curvature is not limited to the case where the curvature is determined by the center of the cross section, and the curvature of each flow path portion is determined based on the portion of the cross section closest to the origin C (see the inner end E of FIG. 5B). Also good. On the contrary, the curvature of each flow path portion may be determined based on the portion farthest from the origin C.
  • each channel part can vary depending on the location.
  • the first channel portion F1 and the second channel portion F2 are determined depending on whether the center of curvature is inside or outside the scroll channel 21.
  • the center line L described above includes a first center line L1 corresponding to the first flow path portion F1 and a second center line L2 corresponding to the second flow path portion F2.
  • the center of curvature of the first center line L ⁇ b> 1 is located inside the scroll channel 21, and the center of curvature of the second center line L ⁇ b> 2 is located outside the scroll channel 21. That is, the curvature changes between the first flow path part F1 and the second flow path part F2 (there is an inflection point).
  • the first flow path portion F1 includes an inner wall part 23 that generally constitutes the inner peripheral side of the scroll flow path 21 and an outer wall part 24 that generally constitutes the outer peripheral side of the scroll flow path 21.
  • the second flow path portion F ⁇ b> 2 includes an outer wall portion 25 that generally configures the outer peripheral side of the discharge flow channel 22 and an inner wall portion 26 that generally configures the inner peripheral side of the discharge flow channel 22.
  • the outer wall portion 24 is continuous with the inner wall portion 26.
  • a tongue portion 30 is provided between the outer wall portion 24 and the outer wall portion 25.
  • the scroll channel 21 and the first channel portion F1 may be in the same range or different ranges. Even if the scroll flow path 21 and the first flow path portion F1 are in different ranges, they partially overlap.
  • the discharge flow path 22 and the second flow path portion F2 may be in the same range or different ranges. Even if the discharge flow path 22 and the second flow path portion F2 are in different ranges, they partially overlap each other.
  • the first flow path portion F1 includes at least a part of the scroll flow path 21.
  • the second flow path portion F2 includes at least a part of the discharge flow path 22.
  • one end point (upstream end point) of the scroll flow path 21 and the first flow path portion F1 coincides, and the other end point (downstream end point) coincides. Absent. Regarding the discharge flow path 22 and the second flow path portion F2, neither one end point (upstream end point) nor the other end point (downstream end point) is coincident.
  • the tongue 30 is located in the middle of the second flow path portion F2 curved outward.
  • the tongue portion 30 faces the second flow path portion F2 (that is, faces the second flow path portion F2).
  • the second flow path portion F ⁇ b> 2 includes the position of the tongue portion 30.
  • the discharge flow path 22 also includes the position of the tongue 30.
  • the tongue portion 30 is located at the center of the second flow path portion F2.
  • the outer wall portion 25 constitutes the outer peripheral portion of the curve.
  • the inner wall part 23 of the first flow path part F1 and the outer wall part 25 of the second flow path part F2 are not continuous in the region where the tongue part 30 is facing, and the space between them is a space, A virtual surface 27 that smoothly connects the inner wall portion 23 and the outer wall portion 25 can be assumed.
  • the imaginary surface 27 and the outer wall portion 25 form a convex wall portion of the second flow path portion F2. Since the upstream end of the outer wall 25 is the tip 30a of the tongue 30, the virtual surface 27 passes through the tip 30a.
  • the tongue 30 is located at the center of the convex wall.
  • the tongue part 30 may be located in the upstream of a convex-shaped wall part, and may be located in a downstream.
  • At least the tongue portion 30 is on the outer peripheral side of the imaginary line 28 connecting the outer peripheral wall portion Wa at the start point of the second flow path portion F2 and the outer peripheral wall portion Wb at the end point of the second flow path portion F2 (FIG. 4).
  • the discharge flow path 22 exists at a position along a curved shape, but exists at a more retracted position when the conventional straight discharge portion shape is considered as a reference.
  • the tongue part 30 may be located in the downstream rather than the center part of the 2nd flow-path part F2.
  • the characteristics of the tongue portion 30 will be described from another point of view.
  • the outer wall portion 24 that is the wall surface of the tongue portion 30 on the scroll channel 21 side
  • the angle formed by the outer wall 25 which is the wall surface on the discharge flow path 22 side (they intersect at the tip 30a) is 50 ° or more.
  • the angle of the tongue 30 may be 30 ° or more and less than 50 °, or 50 ° or more.
  • the compressed gas channel 20 can also be described as follows.
  • a plane perpendicular to a straight line connecting the center of the radius of curvature of the scroll channel 21 and the tip 30a of the tongue 30 is assumed.
  • this plane may be considered as a perpendicular bisector between the two points.
  • the center of the radius of curvature of the discharge channel 22 at the position of the tongue 30 is located on the opposite side of the center of the radius of curvature of the scroll channel 21 across the plane.
  • Such a feature means the same technical matter as the second flow path portion F2 described above.
  • the representative cross section A is a cross section at a position of 360 °.
  • the representative cross section A is a cross section at a position shifted by several tens of degrees (for example, 30 to 60 °) upstream from the tongue portion 30 with respect to the discharge flow path 22.
  • the representative cross section A may be a cross section at a position shifted by 50 ° or 60 ° upstream from the tongue 30 with respect to the discharge flow path 22.
  • the representative cross section A As shown in FIG. 7A, the distance R (see FIG. 5B) from the origin C to the center P of the compressed gas passage 20 increases with a substantially constant inclination.
  • the final region may be the representative cross section A.
  • the final region where the cross-sectional area of the compressed gas channel 20 increases with a substantially constant inclination may be the representative cross-section A.
  • the representative cross section A may be a cross section at any position in the range of 360 to 390 ° in the circumferential angle.
  • the representative cross section A may be a cross section at a position of 360 ° in the circumferential angle.
  • the direction connecting the origin C and the representative cross section A is defined as the Y-axis direction
  • the direction orthogonal to the plane including the origin C and the representative cross section A is defined as the X-axis direction.
  • a straight flow path shape from the winding end part 21b toward the discharge port 11 is often used. That is, the linear shape as shown by the broken line in FIG. 6 is often used.
  • the channel 20 of the present embodiment has a downwardly convex shape. This feature means the same technical matter as the second flow path portion F2 described above.
  • FIG. 8A is a diagram showing the total pressure distribution in the discharge portion structure of the present embodiment
  • FIG. 8B is a diagram showing the total pressure distribution in the discharge portion structure of the comparative example shown in FIG. .
  • the total pressure in the flow path is shown in shades. That is, the area displayed lighter has a higher total pressure, and the area displayed darker has a lower total pressure.
  • the conventional compressed gas flow path 120 shown in FIG. 9 includes a scroll flow path 121 and a discharge flow path 122, and the discharge flow path 122 has a straight shape.
  • the shape of the flow path from the winding start part 121a to the winding end part 121b, the thickness of the diffuser outlet 121c, etc. are not significantly different from the compressed gas flow path 20 of this embodiment, but the position and shape of the tongue 130 are different. Yes. That is, the tongue portion 130 is at a higher position in the Y direction with respect to the winding end portion 121b.
  • the second flow path portion F2 is not formed in the compressed gas flow path 120.
  • the second flow path portion F ⁇ b> 2 including at least a part of the discharge flow path 22 has the center of curvature outside the scroll flow path 21. That is, the curving direction is opposite to that of the first flow path portion F1 having the center of curvature on the origin C side of the scroll flow path 21.
  • the tongue 30 facing the second flow path part F2 is located in the middle of the second flow path part F2.
  • the tongue part 30 is located in the outer peripheral side of the 2nd flow-path part F2 which draws a curve by providing the tongue part 30 in the middle of the 2nd flow-path part F2 curved toward the outer side.
  • the tongue portion 30 is positioned far from the flow, and the flow is less likely to collide with the tongue portion 30. Loss is reduced by the positional relationship between the curved discharge channel 22 and the tongue 30. As a result, a decrease in efficiency at the discharge port 11 is suppressed. This effect is particularly effective on the larger flow rate side than the flow rate showing the peak efficiency. In the conventional straight discharge portion shape, the efficiency tends to decrease when the flow rate is large, but in this embodiment, this point is improved.
  • the position of the tongue 30 becomes farther than the representative cross section A, and the above-described effect can be exhibited more remarkably.
  • the diffuser flow By smoothly connecting the path (scroll flow path) and the discharge flow path, for example, the disturbance of the flow flowing in from the diffuser flow path can be reduced, and the above-described effect can be exhibited more remarkably.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • transformation aspect shown by FIG. 10A even when the position of the discharge port 11 is set low in the Y direction with respect to the representative cross section A, the scroll flow path 41 extending from the winding start portion 41a to the winding end portion 41b A compressed gas flow path 40 having a discharge flow path 42 connected to the scroll flow path 41 may be employed.
  • a second channel portion F2 that is gently curved is formed on the downstream side of the representative cross section A, and the tongue portion 30 that faces the second channel portion F2 is located in the middle of the second channel portion F2. ing.
  • the scroll flow path from the winding start portion 51a to the winding end portion 51b may be employ
  • a second flow path portion F2 is formed on the downstream side of the representative cross section A, and a tongue portion 30 facing the second flow path portion F2 is located in the middle of the second flow path portion F2.
  • Such compressed gas passages 40 and 50 also provide the same operations and effects as shown in FIG.
  • the first flow path part F1 and the second flow path part F2 are not limited to being continuous.
  • a straight channel portion may be provided over a predetermined length between the first channel portion F1 and the second channel portion F2. In this case, there is no inflection point, and the first flow path portion F1 and the second flow path portion F2 are communicated with each other through a straight flow path portion.
  • the shape of the discharge port is not limited to the case of extending in the substantially circumferential direction of the scroll flow path.
  • a shape curved in the paper surface direction may be provided.
  • the scroll flow path from the winding start portion to the winding end portion similar to the above-described embodiment, A scroll flow path including a discharge flow path connected to the scroll flow path may be employed.
  • the present invention is not limited to the supercharger 1 and can be applied to any centrifugal compressor.
  • the spiral of the scroll flow path is not limited to being formed from the winding start portion to the winding end portion in the clockwise direction.
  • the scroll channel may be swirled counterclockwise from the winding start portion to the winding end portion.

Abstract

スクロール流路とスクロール流路の吐出側に接続された吐出流路とを含む圧縮気体流路が設けられた遠心圧縮機の吐出部構造が提供される。吐出部構造は、スクロール流路と吐出流路との間の分岐部に設けられた舌部と、スクロール流路の原点側に曲率の中心を有する第１流路部分と、第１流路部分の吐出側に連通し、スクロール流路の外側に曲率の中心を有する第２流路部分と、を備える。第１流路部分は、少なくともスクロール流路の一部を含み、第２流路部分は、少なくとも吐出流路の一部を含む。舌部は、第２流路部分に面し、第２流路部分の途中に位置している。

Description

遠心圧縮機の吐出部構造
　本開示は、遠心圧縮機の吐出部構造に関する。
　従来、遠心圧縮機のスクロール等、コンプレッサハウジングに関する構造が種々検討されている。たとえば、特許文献１に記載されるように、ターボ過給機のコンプレッサハウジングにおいて、舌部を始点とし、時計回りに徐々に断面積が増加し、吐出管へとつながる渦巻き状のスクロールが知られている。舌部は、スクロールと吐出管との分岐点に形成されている。この構造では、舌部をスクロールの始点および終点と定めており、始点を０°として右回りに角度をとり、３６０°を終点として、この位置でスクロールが終了する。スクロールの終点に続く部分は吐出管とされている。
特開２００５－２０７３３７号公報
　従来のコンプレッサハウジングでは、吐出部の形状がストレートに構成されている場合が多かった。吐出部がストレートに構成されている場合、ピーク効率を示す流量よりも大流量側において、流れの衝突による損失が発生する傾向にある。その結果として、効率の低下が発生する。
　本開示は、吐出部における効率の低下を抑制することができる遠心圧縮機の吐出部構造を説明する。
　発明者は、スクロール流路あるいは吐出流路における、流れの衝突による損失の発生要因とその改善策について、鋭意検討を重ねた。その結果、発明者は、吐出流路の形状と、それに対する舌部の位置を工夫することにより、上記課題を解決可能であることを見出した。すなわち、従来のストレートに構成された吐出部では、たとえばディフューザ等からの流れが舌部に衝突することが要因となって、損失が発生していることが判明した。
　本開示の一態様は、スクロール流路とスクロール流路の吐出側に接続された吐出流路とを含む圧縮気体流路が設けられた遠心圧縮機の吐出部構造であって、スクロール流路と吐出流路との間の分岐部に設けられた舌部と、スクロール流路の原点側に曲率の中心を有する第１流路部分と、第１流路部分の吐出側に連通し、スクロール流路の外側に曲率の中心を有する第２流路部分と、を備え、第１流路部分は、少なくともスクロール流路の一部を含み、第２流路部分は、少なくとも吐出流路の一部を含み、舌部は、第２流路部分に面すると共に、第２流路部分の途中に位置している。
　本開示の一態様によれば、気体の流れが舌部に衝突することを抑制し、その結果として損失を低減し、吐出部における効率の低下を抑制することができる。
図１は本開示の一実施形態が適用されたコンプレッサを含む過給機の断面図である。 図２は図１中のコンプレッサハウジングの斜視図である。 図３は圧縮気体流路の外形を示す斜視図である。 図４は圧縮気体流路の外形を示す図であり、原点を通る中心軸線に直交する面で切断した断面図である。 図５（ａ）は巻き終わり部と舌部との関係を示す図、図５（ｂ）は中心軸線を含む平面で切断した流路の断面図である。 図６は巻き終わり部から吐出流路にかけての流路形状を示す図である。 図７（ａ）は周方向角度と原点から流路中心までの距離との関係を示す図、図７（ｂ）は周方向角度と流路の断面積との関係を示す図である。 図８（ａ）は図３に示す本実施形態の吐出部構造における全圧分布を示す図、図８（ｂ）は図９に示す比較例の吐出部構造における全圧分布を示す図である。 図９は比較例に係る圧縮気体流路の外形を示す斜視図である。 図１０（ａ）は変形例に係る圧縮気体流路の外形を示す図、図１０（ｂ）は他の変形例に係る圧縮気体流路の外形を示す図である。
　本開示の一態様は、スクロール流路とスクロール流路の吐出側に接続された吐出流路とを含む圧縮気体流路が設けられた遠心圧縮機の吐出部構造であって、スクロール流路と吐出流路との間の分岐部に設けられた舌部と、スクロール流路の原点側に曲率の中心を有する第１流路部分と、第１流路部分の吐出側に連通し、スクロール流路の外側に曲率の中心を有する第２流路部分と、を備え、第１流路部分は、少なくともスクロール流路の一部を含み、第２流路部分は、少なくとも吐出流路の一部を含み、舌部は、第２流路部分に面すると共に、第２流路部分の途中に位置している。
　この遠心圧縮機の吐出部構造によれば、少なくとも吐出流路の一部を含む第２流路部分は、スクロール流路の外側に曲率の中心を有している。すなわち、スクロール流路の原点側に曲率の中心を有する第１流路部分とは、湾曲する方向が逆である。第２流路部分の途中には、第２流路部分に面する舌部が位置している。このように外側に向けて湾曲する第２流路部分の途中に舌部が設けられていることで、舌部は、カーブを描く第２流路部分の外周側に位置する。よって、吐出流路がストレートである場合に比べて、舌部が流れに対して遠くに位置し、舌部に流れが衝突しにくい。このような湾曲形状の吐出流路と舌部との位置関係により、損失を低減することができる。その結果として、吐出部における効率の低下が抑制される。
　いくつかの態様において、舌部は、第２流路部分の中央部または中央部よりも下流側に位置してもよい。この構成によれば、舌部の位置がより遠くなり、上記効果が更に顕著に発揮され得る。
　いくつかの態様において、スクロール流路の原点を通る中心軸線に直交する断面において、舌部のスクロール流路側の壁面と、舌部の吐出流路側の壁面とのなす角は、５０°以上であってもよい。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態において「上流」または「下流」という場合、気体の流れ方向を基準とする。
　図１を参照して、本実施形態の吐出部構造が適用された過給機１について説明する。図１に示されるように、過給機１は、例えば、船舶や車両の内燃機関に適用されるものである。過給機１は、タービン２とコンプレッサ（遠心圧縮機）３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。タービンハウジング４は、内側の周縁部で周方向に延びるスクロール部４ａを有している。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。コンプレッサハウジング５は、内側の周縁部で周方向に延びるスクロール部５ａを有している。
　タービン翼車６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の他端に設けられている。コンプレッサ翼車７は、回転軸１４の他端に設けられたナット１６によって回転軸１４に固定されている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、ジャーナル軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸１４、タービン翼車６およびコンプレッサ翼車７が一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転する。
　タービンハウジング４には、排気ガス流入口（図示せず）および排気ガス流出口１０が設けられている。内燃機関（図示せず）から排出された排気ガス（流体）が、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、スクロール部４ａ内のスクロール流路１９を通じてタービン翼車６に流入し、タービン翼車６を回転させる。その後、排気ガスは、排気ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。
　コンプレッサハウジング５には、吸入口９および吐出口１１（図２参照）が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して、スクロール部５ａ内のスクロール流路２１を通じて吐出口から吐出する。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。
　次に、図２～図４を参照して、本実施形態の吐出部構造が適用されたコンプレッサハウジング５について説明する。図２に示されるように、コンプレッサハウジング５は、渦巻き状のスクロール部５ａと、スクロール部５ａの中央に設けられた円筒状の吸入管５ｂと、スクロール部５ａに連結され、上記の吐出口１１を含む吐出管５ｃとを備えている。コンプレッサハウジング５は、内部に新規な圧縮気体流路２０を含むことにより、特に大流量における流れの損失を低減し、効率の向上を図ることを可能にする。特に、コンプレッサハウジング５では、スクロール部５ａから吐出管５ｃにかけての内部の流路形状に特徴がある。
　図３は、圧縮気体流路２０の外形を示す斜視図である。図４は、圧縮気体流路２０の外形を示す図であり、例えば、スクロール流路２１の原点Ｃを通る回転軸線Ｈ（中心軸線）に直交する面で切断した断面図である。図３に示されるように、コンプレッサハウジング５内に設けられた圧縮気体流路２０は、渦巻き状のスクロール流路２１と、このスクロール流路２１の吐出側に接続された吐出流路２２とを含んでいる。ここで、圧縮気体流路２０の外形は、たとえば、各流路断面の外側壁面が径方向で最大となる位置（最外周部という）、および、内側壁面が径方向で最小となる位置（最内周部という）を結んだ曲線となる。これらの最外周部および最内周部の回転軸線Ｈ方向の高さ（回転軸線Ｈに垂直なコンプレッサハウジング５の底面からの長さ）は、同一であるとは限らない。この場合、たとえば、回転軸線Ｈ方向の高さが異なっていても、原点Ｃを通る回転軸線Ｈに直交する面上に対し、上記の最外周部および最内周部を回転軸線Ｈ方向に投影し、その投影された外周ラインと内周ラインとが圧縮気体流路２０の外形であると考えてもよい。コンプレッサ翼車７によって送られた空気は、ディフューザ１７（図５（ｂ）参照）を経由して圧縮気体流路２０に集められ、吐出口１１から吐出される。環状のディフューザ１７は、回転軸線Ｈ方向に一定の高さを有する平行流路である。ディフューザ１７は、コンプレッサ翼車７が配置される空間と圧縮気体流路２０との間に設けられて、これらを連絡する。圧縮気体流路２０の内周側には、環状のディフューザ出口２１ｃが表れる。スクロール流路２１の原点Ｃとは、例えば、スクロール流路２１における各流路断面の内側壁部２３、または外側壁部２４の回転軸線Ｈからの径方向距離の基準となる点である。この場合、回転軸線Ｈは、原点Ｃを通る。回転軸線Ｈは、例えば、コンプレッサハウジング５の構造、または、コンプレッサハウジング５と軸受ハウジング１３との嵌合構造に基づいて定められ得る（図１参照）。回転軸線Ｈは、吸入管５ｂの内周面（すなわち吸入口９）の軸心であってもよい。回転軸線Ｈは、ディフューザ１７を形成するコンプレッサハウジング５の壁部５ｄ（スクロール流路２１に面する壁部）の外周側の先端部、すなわちディフューザ１７の外周縁１７ａの軸心であってもよい。回転軸線Ｈは、コンプレッサハウジング５と軸受ハウジング１３との嵌め合い部１８の軸心であってもよい。吸入管５ｂの内周面、ディフューザ１７の外周縁１７ａ、嵌め合い部１８が、それぞれ円形である場合は、上記したように、回転軸線Ｈは、それらの軸心（中心）であり得る。吸入管５ｂの内周面、ディフューザ１７の外周縁１７ａ、嵌め合い部１８が、円形ではない場合（真円ではない場合）は、回転軸線Ｈは、それらの面積中心であってもよい。
　図２～図４に示されるように、スクロール流路２１と吐出流路２２との分岐部には、舌部３０が設けられている。この舌部３０に対応する巻き始め部２１ａから、巻き終わり部２１ｂに至るまでが、圧縮気体流路２０におけるスクロール流路２１とされている。より具体的には、巻き始め部２１ａから巻き終わり部２１ｂまでの周方向の角度は、たとえば３００°程度になっている。この態様に限られず、巻き始め部２１ａから巻き終わり部２１ｂまでの周方向の角度は、３００°未満であってもよく、３００°以上であってもよい。吐出管５ｃの形状や吐出口１１の位置、設計手法等により、スクロール流路２１の範囲は変化し得る。スクロール流路２１は、一周（すなわち３６０°）にわたって連続していてもよい。
　本実施形態では、舌部３０に対応する位置でスクロール流路２１が始まり、代表断面Ａ（図５（ａ）参照）の位置でスクロール流路２１が終わる。スクロール流路２１に続く流路は、上記の吐出流路２２である。吐出流路２２は、過給機１の使用形態によって吐出口１１の位置または形状が変更されるのに伴って、あらゆる形状または大きさになり得る。所定の吐出口１１に対して、効率が高まるように、スクロール流路２１および吐出流路２２の形状が決定される。
　図４に示されるように、圧縮気体流路２０は、吐出流路２２の範囲内において、外側に湾曲する形状の第２流路部分Ｆ２を有する。すなわち、圧縮気体流路２０は、原点Ｃ側（言い換えれば内側）に曲率の中心を有する第１流路部分Ｆ１と、第１流路部分Ｆ１に連続するように設けられ、スクロール流路２１の外側に曲率の中心を有する第２流路部分Ｆ２とを備えている。
　ここで、各流路部分の曲率は、たとえば、原点Ｃを通る平面で圧縮気体流路２０を切断した場合に、その断面の中心（重心あるいは図心、図５（ｂ）の中心Ｐ参照）を結んだ曲線によって定まる。この中心を結んだ曲線は、同一平面上に位置するとは限らない。たとえば、中心を結んだ曲線を、原点Ｃを通る軸線方向に投影し、当該軸線に直交する平面上に投影された中心線Ｌに基づいて、各流路部分の曲率を算出してもよい。
　なお、断面の中心によって曲率が定められる場合に限られず、断面のうち原点Ｃにもっとも近い部分（図５（ｂ）の内端Ｅ参照）に基づいて、各流路部分の曲率が定められてもよい。これとは逆に、原点Ｃからもっとも遠い部分に基づいて、各流路部分の曲率が定められてもよい。
　各流路部分の曲率は、箇所に応じて変化し得る。圧縮気体流路２０では、曲率の中心がスクロール流路２１の内側にあるか外側にあるかによって、第１流路部分Ｆ１と第２流路部分Ｆ２とが定められている。上記した中心線Ｌは、第１流路部分Ｆ１に対応する第１中心線Ｌ１と、第２流路部分Ｆ２に対応する第２中心線Ｌ２とを含んでいる。第１中心線Ｌ１の曲率の中心はスクロール流路２１の内側に位置しており、第２中心線Ｌ２の曲率の中心はスクロール流路２１の外側に位置している。すなわち、第１流路部分Ｆ１と第２流路部分Ｆ２の間で、曲率は変化している（変曲点が存在する）。
　第１流路部分Ｆ１は、スクロール流路２１の内周側を概ね構成する内側壁部２３と、スクロール流路２１の外周側を概ね構成する外側壁部２４とを含む。第２流路部分Ｆ２は、吐出流路２２の外周側を概ね構成する外側壁部２５と、吐出流路２２の内周側を概ね構成する内側壁部２６とを含む。外側壁部２４は内側壁部２６に連続している。外側壁部２４と外側壁部２５との間に、舌部３０が設けられている。
　スクロール流路２１および第１流路部分Ｆ１は、一致した範囲であってもよいし、異なる範囲であってもよい。スクロール流路２１および第１流路部分Ｆ１は、異なる範囲である場合であっても、部分的には重なっている。吐出流路２２および第２流路部分Ｆ２は、一致した範囲であってもよいし、異なる範囲であってもよい。吐出流路２２および第２流路部分Ｆ２は、異なる範囲である場合であっても、部分的には重なっている。言い換えれば、第１流路部分Ｆ１は、少なくともスクロール流路２１の一部を含んでいる。第２流路部分Ｆ２は、少なくとも吐出流路２２の一部を含んでいる。
　たとえば、図４に示される例では、スクロール流路２１および第１流路部分Ｆ１の一方の端点（上流側の端点）は一致しており、他方の端点（下流側の端点）は一致していない。吐出流路２２および第２流路部分Ｆ２に関しては、一方の端点（上流側の端点）も他方の端点（下流側の端点）も一致していない。
　このような圧縮気体流路２０において、外側に湾曲した第２流路部分Ｆ２の途中には、舌部３０が位置している。舌部３０は、第２流路部分Ｆ２に面している（すなわち、第２流路部分Ｆ２に臨んでいる）。言い換えれば、第２流路部分Ｆ２は、舌部３０の位置を含んでいる。なお、吐出流路２２も、舌部３０の位置を含んでいる。
　より詳しくは、舌部３０は、第２流路部分Ｆ２の中央部に位置している。上述したように、第２流路部分Ｆ２は外側に湾曲しているので、外側壁部２５によって、カーブの外周部分が構成されている。第１流路部分Ｆ１の内側壁部２３と第２流路部分Ｆ２の外側壁部２５とは、舌部３０が臨んでいる領域において連続しておらず、その間は空間となっているが、内側壁部２３と外側壁部２５とを滑らかに結ぶ仮想面２７を想定することができる。仮想面２７および外側壁部２５によって、第２流路部分Ｆ２の凸形状の壁部が形成されている。なお、外側壁部２５の上流側の端部は舌部３０の先端３０ａになっているので、仮想面２７は、この先端３０ａを通っている。
　舌部３０は、凸形状の壁部の中央部に位置している。なお、舌部３０は、凸形状の壁部の上流側に位置してもよいし、下流側に位置してもよい。少なくとも、舌部３０は、第２流路部分Ｆ２の始点の外周壁部Ｗａと、第２流路部分Ｆ２の終点の外周壁部Ｗｂとを結んだ仮想線２８よりも、外周側（図４における下側）に位置している。言い換えれば、吐出流路２２は、カーブした形状に沿った位置に存在するが、従来のストレートな吐出部形状を基準として考えると、より引っ込んだ位置に存在している。なお、舌部３０は、第２流路部分Ｆ２の中央部よりも下流側に位置してもよい。
　また、別の観点から舌部３０の特徴を説明すると、原点Ｃを通る中心軸線に直交する断面において、舌部３０のスクロール流路２１側の壁面である外側壁部２４と、舌部３０の吐出流路２２側の壁面である外側壁部２５とのなす角（これらは先端３０ａで交わる）は、５０°以上になっている。この舌部３０の角度は、３０°以上５０°未満であってもよいし、５０°以上であってもよい。
　なお、別の観点では、圧縮気体流路２０を以下のように説明することもできる。ここで、スクロール流路２１の曲率半径の中心と舌部３０の先端３０ａとを結んだ直線に垂直な平面を想定する。たとえば、この平面は、上記２点間の垂直二等分面と考えてもよい。舌部３０の位置における吐出流路２２の曲率半径の中心は、その平面を挟んで、スクロール流路２１の曲率半径の中心とは反対側に位置している。このような特徴は、上述した第２流路部分Ｆ２と同じ技術的事項を意味している。
　続いて、図５を参照して、代表断面Ａを基準とした圧縮気体流路２０の特徴について説明する。図５（ａ）に示されるように、圧縮気体流路２０において、代表断面Ａを３６０°の位置の断面としている。この代表断面Ａは、吐出流路２２を基準として、舌部３０よりも上流側に数十度（たとえば３０～６０°）ずれた位置にある断面である。代表断面Ａは、吐出流路２２を基準として、舌部３０よりも上流側に５０°または６０°ずれた位置にある断面であってもよい。
　代表断面Ａの一例について説明すると、図７（ａ）に示されるように、原点Ｃから圧縮気体流路２０の中心Ｐまでの距離Ｒ（図５（ｂ）参照）が略一定の傾きをもって増加している最終の領域が、代表断面Ａであるとしてもよい。一方、図７（ｂ）に示されるように、圧縮気体流路２０の断面積が略一定の傾きをもって増加している最終の領域が、代表断面Ａであるとしてもよい。たとえば、代表断面Ａは、周方向角度において３６０～３９０°の範囲のいずれかの位置の断面であってもよい。代表断面Ａは、周方向角度において３６０°の位置の断面であってもよい。
　圧縮気体流路２０において、原点Ｃと代表断面Ａとを結ぶ方向をＹ軸方向とし、原点Ｃと代表断面Ａとを含む平面に直交する方向をＸ軸方向とする。その場合、図６に示されるように、代表断面Ａに対応する巻き終わり部２１ｂ以降において、Ｘ方向に対するＹ方向の値の変化傾向を見ると、Ｘ軸から流路断面の中心Ｐまでの距離と、Ｘ軸から、Ｘ軸にもっとも近い部分である内端Ｅまでの距離は、いずれも下に凸な形状をなしている。
　従来の吐出部構造によれば、巻き終わり部２１ｂから吐出口１１に向けてストレートな流路形状とすることが多かった。すなわち、図６に破線で示されるような、直線的な形状とすることが多かった。これに対し、本実施形態の圧縮気体流路２０では、下に凸な形状の流路になっている。この特徴は、上述した第２流路部分Ｆ２と同じ技術的事項を意味している。
　以上説明したコンプレッサハウジング５の吐出部構造と、従来の吐出部構造とを流体解析によって評価したところ、次に示す結果が得られた。図８（ａ）は、本実施形態の吐出部構造における全圧分布を示す図であり、図８（ｂ）は、図９に示す比較例の吐出部構造における全圧分布を示す図である。この図では、流路内の全圧が、濃淡で示されている。すなわち、薄く表示されたエリアほど全圧が高く、濃く表示されたエリアほど全圧が低い。
　本実施形態に係る圧縮気体流路２０では、第２流路部分Ｆ２において、全圧の低下が抑制されていることがわかる。
　図９に示される従来の圧縮気体流路１２０は、スクロール流路１２１と、吐出流路１２２とを含んでおり、吐出流路１２２はストレートな形状である。巻き始め部１２１ａから巻き終わり部１２１ｂにかけての流路の形状やディフューザ出口１２１ｃの厚み等は、本実施形態の圧縮気体流路２０と大きく変わらないが、舌部１３０の位置および形状は、異なっている。すなわち、巻き終わり部１２１ｂに対して、舌部１３０はＹ方向に高い位置にある。当然ながら、圧縮気体流路１２０には第２流路部分Ｆ２は形成されていない。
　図８（ｂ）に示されるように、圧縮気体流路１２０では、ディフューザ出口１２１ｃからの流れが舌部１３０に衝突し、舌部１３０の周辺の広い範囲で全圧が低下している。その結果、吐出口１１１において損失が発生している。
　以上より、圧縮気体流路２０の効率面における有効性が確認された。
　以上説明したコンプレッサ３の吐出部構造によれば、少なくとも吐出流路２２の一部を含む第２流路部分Ｆ２は、スクロール流路２１の外側に曲率の中心を有している。すなわち、スクロール流路２１の原点Ｃ側に曲率の中心を有する第１流路部分Ｆ１とは、湾曲する方向が逆である。第２流路部分Ｆ２の途中には、第２流路部分Ｆ２に面する舌部３０が位置している。このように外側に向けて湾曲する第２流路部分Ｆ２の途中に舌部３０が設けられていることで、舌部３０は、カーブを描く第２流路部分Ｆ２の外周側に位置する。よって、吐出流路２２がストレートである場合に比べて、舌部３０が流れに対して遠くに位置し、舌部３０に流れが衝突しにくい。このような湾曲形状の吐出流路２２と舌部３０との位置関係により、損失が低減される。その結果として、吐出口１１における効率の低下が抑制される。この効果は、ピーク効率を示す流量よりも大流量側において、特に有効に発揮される。従来のストレートな吐出部形状では、大流量になると効率が低下する傾向にあったが、本実施形態では、この点が改善されている。
　舌部３０が第２流路部分Ｆ２の中央部または中央部よりも下流側に位置すると、舌部３０の位置が代表断面Ａより遠くなり、上記効果が更に顕著に発揮され得る。
　舌部３０のスクロール流路２１側の壁面である外側壁部２４と、舌部３０の吐出流路２２側の壁面である外側壁部２５とのなす角を５０°以上に形成すると、ディフューザ流路（スクロール流路）と吐出流路が滑らかにつながることで、例えばディフューザ流路から流入される流れの乱れが低減し、上記効果が更に顕著に発揮され得る。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。たとえば、図１０に示される各種の変形態様を採ってもよい。図１０（ａ）に示されるように、吐出口１１の位置が代表断面Ａに対してＹ方向に低く設定されている場合でも、巻き始め部４１ａから巻き終わり部４１ｂに至るスクロール流路４１と、スクロール流路４１に接続される吐出流路４２とを備えた圧縮気体流路４０が採用され得る。代表断面Ａの下流側において、緩やかに湾曲する第２流路部分Ｆ２が形成されており、第２流路部分Ｆ２の途中には、第２流路部分Ｆ２に面する舌部３０が位置している。
　また、図１０（ｂ）に示されるように、吐出口１１の位置が代表断面Ａに対してＹ方向に高く設定されている場合でも、巻き始め部５１ａから巻き終わり部５１ｂに至るスクロール流路５１と、スクロール流路５１に接続される吐出流路５２とを備えた圧縮気体流路５０が採用され得る。代表断面Ａの下流側において、第２流路部分Ｆ２が形成されており、第２流路部分Ｆ２の途中には、第２流路部分Ｆ２に面する舌部３０が位置している。
　このような圧縮気体流路４０，５０によっても、図８（ａ）に示されるのと同様の作用・効果が奏される。
　第１流路部分Ｆ１と第２流路部分Ｆ２とは、連続する場合に限られない。第１流路部分Ｆ１と第２流路部分Ｆ２との間に、所定の長さにわたってストレートな流路部分が設けられてもよい。この場合、変曲点は存在しないことになり、第１流路部分Ｆ１と第２流路部分Ｆ２とが、ストレートな流路部分によって連通される。
　吐出口の形状は、スクロール流路の略周方向に延在する場合に限られない。例えば、紙面方向に湾曲した形状が設けられてもよい。この場合、例えば、原点Ｃを通る中心軸線に直交する面で切断した断面図に投影した形状に基づいて、上述した実施形態と同様に、巻き始め部から巻き終わり部に至るスクロール流路と、スクロール流路に接続される吐出流路とを備えたスクロール流路が採用され得る。
　本発明は、過給機１に限られず、あらゆる遠心圧縮機に適用可能である。また、遠心圧縮機３の吸入口９から見て、スクロール流路の渦巻きは、時計回りに巻き始め部から巻き終わり部にかけて形成する場合に限られない。例えば、吸入口９から見て、スクロール流路の渦巻きが反時計回りに巻き始め部から巻き終わり部にかけて形成されてもよい。
　本開示のいくつかの態様によれば、気体の流れが舌部に衝突することを抑制し、その結果として損失を低減し、吐出部における効率の低下を抑制することができる。
１　過給機
３　コンプレッサ（遠心圧縮機）
２０　圧縮気体流路
２１　スクロール流路
２２　吐出流路
２３　内側壁部
２４　外側壁部
２５　外側壁部
２６　内側壁部
３０　舌部
４０　圧縮気体流路
４１　スクロール流路
４２　吐出流路
５０　圧縮気体流路
５１　スクロール流路
５２　吐出流路
Ｃ　原点
Ｆ１　第１流路部分
Ｆ２　第２流路部分
Ｌ　中心線

Claims (4)

  1. 　スクロール流路と前記スクロール流路の吐出側に接続された吐出流路とを含む圧縮気体流路が設けられた遠心圧縮機の吐出部構造であって、
    　前記スクロール流路と前記吐出流路との間の分岐部に設けられた舌部と、
    　前記スクロール流路の原点側に曲率の中心を有する第１流路部分と、
    　前記第１流路部分の吐出側に連通し、前記スクロール流路の外側に曲率の中心を有する第２流路部分と、を備え、
    　前記第１流路部分は、少なくとも前記スクロール流路の一部を含み、
    　前記第２流路部分は、少なくとも前記吐出流路の一部を含み、
    　前記舌部は、前記第２流路部分に面すると共に、前記第２流路部分の途中に位置している、遠心圧縮機の吐出部構造。
  2. 　前記舌部は、前記第２流路部分の中央部または前記中央部よりも下流側に位置する、請求項１に記載の遠心圧縮機の吐出部構造。
  3. 　前記スクロール流路の前記原点を通る中心軸線に直交する断面において、前記舌部の前記スクロール流路側の壁面と、前記舌部の前記吐出流路側の壁面とのなす角は、５０°以上である、請求項１に記載の遠心圧縮機の吐出部構造。
  4. 　前記スクロール流路の前記原点を通る中心軸線に直交する断面において、前記舌部の前記スクロール流路側の壁面と、前記舌部の前記吐出流路側の壁面とのなす角は、５０°以上である、請求項２に記載の遠心圧縮機の吐出部構造。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020020340A (ja) * 2018-07-23 2020-02-06 ミネベアミツミ株式会社 遠心送風機

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6638159B2 (ja) * 2016-03-30 2020-01-29 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 圧縮機スクロール、および、遠心圧縮機
CN110573748B (zh) * 2017-11-06 2021-06-01 三菱重工发动机和增压器株式会社 离心压缩机以及具备该离心压缩机的涡轮增压器
CN113785111A (zh) * 2019-06-05 2021-12-10 三菱重工发动机和增压器株式会社 离心压缩机的涡旋构造和离心压缩机
JP7452708B2 (ja) * 2020-12-09 2024-03-19 株式会社Ihi 遠心圧縮機および過給機
US11391296B1 (en) * 2021-07-07 2022-07-19 Pratt & Whitney Canada Corp. Diffuser pipe with curved cross-sectional shapes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146092A (en) * 1998-07-13 2000-11-14 Ford Motor Company Centrifugal blower assembly with a diffuser
JP2005207337A (ja) * 2004-01-23 2005-08-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ターボ過給機およびそのスラスト気体軸受

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3824028A (en) * 1968-11-07 1974-07-16 Punker Gmbh Radial blower, especially for oil burners
DE2545036B2 (de) 1975-10-08 1979-08-23 Kurt Dr.-Ing. 7505 Ettlingen Zenkner Gehäuse für ein Querstromgebläse
FI64225C (fi) * 1979-11-29 1983-10-10 Sarlin Ab Oy E Centrifugalpump
JP2002266797A (ja) 2001-03-06 2002-09-18 Toyota Motor Corp ターボチャージャのコンプレッサ
CN1140703C (zh) * 2001-10-28 2004-03-03 宁波方太厨具有限公司 一种顶吸式吸油烟机的风机蜗壳结构
CN101435437B (zh) 2008-12-18 2010-06-02 中国农业大学 一种离心泵泵体
CN101514712A (zh) 2009-03-25 2009-08-26 盐城市永丰通用机械厂 一种水泵出水流道
JP5479316B2 (ja) 2010-12-28 2014-04-23 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機のスクロール構造
JP5192060B2 (ja) 2011-04-12 2013-05-08 株式会社豊田中央研究所 コンプレッサ
JP5891729B2 (ja) 2011-11-14 2016-03-23 株式会社Ihi 過給機
JP6296713B2 (ja) 2013-06-28 2018-03-20 ダイハツ工業株式会社 排気ターボ過給機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146092A (en) * 1998-07-13 2000-11-14 Ford Motor Company Centrifugal blower assembly with a diffuser
JP2005207337A (ja) * 2004-01-23 2005-08-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc ターボ過給機およびそのスラスト気体軸受

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020020340A (ja) * 2018-07-23 2020-02-06 ミネベアミツミ株式会社 遠心送風機
JP7254648B2 (ja) 2018-07-23 2023-04-10 ミネベアミツミ株式会社 遠心送風機

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