WO2017168767A1

WO2017168767A1 - ラジアルコンプレッサのケーシング、及びラジアルコンプレッサ

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Publication number: WO2017168767A1
Application number: PCT/JP2016/061642
Authority: WO
Inventors: 保徳渡邊; 良次岡部; 健一郎岩切; 直志神坂
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05
Also published as: CN109154306B; EP3421813B1; JPWO2017168767A1; US20200123931A1; JP6748706B2; EP3421813A4; US10746052B2; EP3421813A1; CN109154306A

Abstract

インペラ（２）の回転軸線（Ｏ）の方向に沿って延びて回転軸線（Ｏ）の方向に開口する筒状をなし、インペラ（２）にガス（Ｇ）を導入する吸気部（１１）と、インペラ（２）及び吸気部（１１）の外周側に配置されて周方向に沿って延び、周方向に開口する吐出口（２１）、及び吐出口（２１）に向かってインペラ（２）からのガス（Ｇ）が流通するスクロール流路（２０）を有し、外形寸法が漸次拡大する樹脂材を含むスクロール部（１２）と、吸気部（１１）の外周面（１１ｂ）とスクロール部（１２）の外面（２２ｅ）とを接続する複数のリブ（１３）と、を備えるラジアルコンプレッサ（１）のケーシング（１０）である。複数のリブ（１３）は周方向に間隔をあけて設けられ、周方向に吐出口（２１）に向かうに従って、設置間隔が漸次小さくなり、かつ、スクロール部（１２）の外面（２２ｅ）上での径方向の長さ寸法が漸次小さくなる。

Description

ラジアルコンプレッサのケーシング、及びラジアルコンプレッサ

　本発明は、ラジアルコンプレッサのケーシング、及びラジアルコンプレッサに関する。

　コンプレッサの一種としてラジアルコンプレッサが知られている。このラジアルコンプレッサでは、インペラから流出したガスを、螺旋状に形成された流路を有するスクロール部に導入し、周方向に案内して吐出するようになっている。スクロール部は、巻き始め側から吐出側に向けて徐々に外形寸法が大きくなっている。

　ここで、引用文献１、及び引用文献２に記載されたラジアルコンプレッサのように、例えば自動車のターボチャージャに用いられるラジアルコンプレッサのケーシングは、軽量化等のため樹脂製となっている場合がある。

特表２０１１−５０３４３９号公報特表２０１２−５２４８６０号公報

　しかしながら、樹脂はアルミ等の金属と比較して熱伝導率が低いため、コンプレッサのケーシングが樹脂製である場合にはケーシングから十分な放熱を行うことが難しい。よって、ケーシングが高温となってケーシングのスクロール部が熱膨張によって大きく変形してしまう可能性がある。スクロール部の外形寸法は巻き始め側よりも吐出側で大きくなっているため、スクロール部では吐出側の熱変形量（変形寸法）が大きくなる。この結果、スクロール部が周方向に不均一に熱変形し、インペラとのチップクリアランスが周方向で不均一となる。即ち、ケーシングがインペラの回転軸線に対して傾くように変形してしまう。これにより、コンプレッサの性能が低下してしまうという問題がある。
　さらにコンプレッサを連続使用すると、樹脂製のケーシングにクリープ変形が生じ、使用開始時の性能を再現することができなくなってしまう可能性がある。

　そこで本発明は、スクロール部の熱変形による性能低下を抑制することのできるラジアルコンプレッサのケーシング、及びラジアルコンプレッサを提供する。

　本発明の第一の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングは、インペラの回転軸線の方向に沿って延びて該回転軸線の方向に開口する筒状をなし、前記インペラにガスを導入する吸気部と、前記インペラ及び前記吸気部の外周側に配置されて周方向に沿って延び、該周方向に開口する吐出口、及び該吐出口に向かって前記インペラからの前記ガスが流通するスクロール流路を有し、外形寸法が漸次拡大する樹脂材を含むスクロール部と、前記吸気部の外周面とスクロール部の外面とを接続する複数のリブと、を備え、前記複数のリブは前記周方向に間隔をあけて設けられ、前記周方向に前記吐出口に向かうに従って、設置間隔が漸次小さくなり、かつ、前記スクロール部の外面上での径方向の長さ寸法が漸次小さくなる。

　このようなケーシングでは、スクロール部の周方向に間隔をあけて複数のリブが設けられていることで、吸気部とスクロール部との間の部分で剛性を向上でき、スクロール部の熱変形を抑制することができる。
　また、スクロール部は、周方向に吐出側に向かって外形寸法が漸次拡大する。このため、仮にリブを設けない場合、吐出側の方が、スクロール部の巻き始め側よりも熱変形量が大きくなる。ここで、吐出側に向かってリブの設置間隔を小さくすることで、吐出側で巻き始め側と比較してスクロール部の径方向への熱変形を促しつつ回転軸線の方向への熱変形を抑制できる。一方で、巻き始め側ではスクロール部の外面上のリブの径方向の寸法が大きくなるので、巻き始め側では吐出側と比較してスクロール部の剛性が高くなる。よって、巻き始め側のスクロール部では回転軸線の方向、及び径方向により均一に熱変形が生じる。この結果、回転軸線の方向への熱変形量が巻き始め側より大きくなる吐出側と、回転軸線の方向への熱変形量が吐出側より小さくなる巻き始め側とで、回転軸線の方向への熱変形量とを同等にすることができる。よって、インペラとケーシングとの間のチップクリアランスを周方向に均一化することができる。
　さらに、吐出側でリブの設置間隔を小さくして吐出側でスクロール部の回転軸線の方向への熱変形量を抑制することで、吐出側でのスクロール部の熱変形による吸気部の回転軸線に対する傾きを抑制することができる。

　また、本発明の第二の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングでは、上記第一の態様のラジアルコンプレッサのケーシングが、前記吸気部の内周側に配置されて、内側を前記ガスが流通する筒状をなす内筒部と、前記吸気部の内周面と前記内筒部とを接続する内部リブと、をさらに備えていてもよい。

　このような内筒部を吸気部の内側に設けて、吸気部と内筒部とを内部リブによって固定したことで、二重管構造とでき、吸気部の剛性を向上することができる。従って吸気部の熱変形を抑制することができ、インペラとのチップクリアランスの変化を抑制でき、ラジアルコンプレッサの性能低下を抑制することができる。

　また、本発明の第三の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングでは、上記第二の態様のラジアルコンプレッサのケーシングの前記吸気部と前記内筒部との間には、該内筒部における前記回転軸線の方向の両側で前記内筒部の内側に連通する空間が画成されていてもよい。

　このような空間が吸気部と内筒部との間に設けられることで、インペラからスクロール部へ向かって流出したガスの一部を、この空間を介して吸気部へ戻し、内筒部の内側を通じてインペラへ再度流入させることができる。すなわち、空間をガスの再循環路として機能させることができる。このガスの再循環によって、サージングの発生を抑制し、ラジアルコンプレッサの運転範囲を拡大させることが可能となる。また、内筒部と吸気部とを内部リブによって接続していることで、内部リブ同士の間に容易に内筒部と吸気部との間にガスの再循環が可能な空間を設けることができる。

　また、本発明の第四の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングでは、上記第一から第三のいずれかの態様のラジアルコンプレッサのケーシングの前記吸気部は樹脂製であり、前記スクロール部は、前記回転軸線の方向の一方で前記スクロール流路の内面を形成する樹脂製の第一本体部と、前記第一本体部に前記回転軸線の方向で対向し、該回転軸線の方向の他方で前記スクロール流路の内面を形成する第二本体部と、前記第二本体部の径方向内側で前記吸気部と前記インペラとで前記回転軸線の方向に挟まれる位置に配置され、前記スクロール流路の径方向内側の内面を形成し、前記ガスを前記インペラから前記スクロール流路内に導くディフューザ部と、前記ディフューザ部と前記吸気部とで前記回転軸線の方向に挟まれる位置に配置され、前記吸気部の内面に接触する筒状をなす金属製のスリーブと、を備えていてもよい。

　このように吸気部と第一本体部とが樹脂製であることで、これらを一体で樹脂成形することができる。よって製造の手間を省くことができ、コスト低減、製造時間の短縮が可能となる。さらに、吸気部が樹脂製であっても、例えば吸気部と第一本体部とを樹脂の射出成形で形成する際に、金型にスリーブを予めインサートしておけば、射出成形の際の冷却工程で樹脂の収縮による吸気部及び第一本体部の変形を抑制することができる。よって、ディフューザにおけるインペラとの対向面に後加工を施すことなくインペラとのチップクリアランスを設計値の通りにすることができる。
　また仮にインペラが破損した際にも、金属製のスリーブによって破損したインペラの破片がコンプレッサ外に飛散することを抑制することができる。

　また、本発明の第五の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングでは、上記第四の態様のラジアルコンプレッサのケーシングの前記スリーブは、前記回転軸線の方向に延びる筒状部と、前記筒状部における他方側の端部で径方向外側に環状に突出し、前記回転軸線の方向に前記第一本体部と前記ディフューザ部とで挟まれる領域内に配置されて、前記回転軸線の方向の一方を向く面が前記第一本体部に接触する鍔部と、を備え、前記スクロール部は、前記鍔部が配置された前記領域内に充填された充填材をさらに備えていてもよい。

　このように鍔部をスリーブに設け、鍔部の周囲の第一本体部とディフューザ部とで挟まれた領域に充填材を充填することで、この領域を通じてスクロール流路内の高圧ガスが吸気部内に逆流してしまうことを抑制することができる。また鍔部を介して第一本体部とディフューザ部とを固定している。鍔部は金属によって形成されているため熱変形量が少なく、より熱変形量の大きな樹脂製の第一本体部や吸気部の熱変形につられてディフューザ部のインペラに対する相対位置が変化してしまうことを抑制できる。従って、インペラとのチップクリアランスが変化してしまうことを抑制でき、ラジアルコンプレッサの性能を維持することができる。

　また、本発明の第六の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングでは、上記第四又は第五の態様のラジアルコンプレッサのケーシングの前記スリーブ表面は、粗面となっていてもよい。

　このように、スリーブにおける表面が粗面となっていることでスリーブを吸気部に対して所定の位置に固定することができる。

　また、本発明の第七の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングでは、上記第四から第六の態様のラジアルコンプレッサのケーシングの前記第二本体部の材質は、前記第一本体部の材質よりも熱伝導率の高い材質であってもよい。

　このように第二本体部の熱伝導率を、樹脂製の第一本体部よりも大きくすることで、スクロール部からの放熱を促進することができ、スクロール部の熱変形を抑制し、インペラとのチップクリアランスの変化を抑制できる。よって、ラジアルコンプレッサの性能を維持することができる。

　また、本発明の第八の態様に係るラジアルコンプレッサのケーシングは、インペラと、前記インペラが嵌合して該インペラとともに回転する回転軸と、前記インペラを覆う上記第一から第七のいずれか態様のケーシングと、を備えている。

　このように、ラジアルコンプレッサが上記のケーシングを備えていることで、スクロール部の熱変形をリブによって抑制することができる。
　また、スクロール部の吐出側で巻き始め側と比較してスクロール部の径方向への熱変形を促しつつ回転軸線の方向への熱変形を抑制できる。一方で巻き始め側では回転軸線の方向及び径方向に、より均一に熱変形が生じる。よって、スクロール部の吐出側と巻き始め側とで回転軸線の方向への熱変形量の均一化を図って、チップクリアランスを周方向に均一化することができる。
　さらに、吐出側でスクロール部の回転軸線の方向への熱変形量を抑制することで、吐出側でのスクロール部の熱変形による吸気部の回転軸線に対する傾きを抑制することができる。

　上記のラジアルコンプレッサのケーシング、及びラジアルコンプレッサでは、吸気部とスクロール部とを接続する複数のリブを設けて、スクロール部の熱変形による性能低下を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係るラジアルコンプレッサの全体上面図である。本発明の実施形態に係るラジアルコンプレッサの全体斜視図である。本発明の実施形態に係るラジアルコンプレッサのケーシングの縦断面図である。本発明の実施形態に係るラジアルコンプレッサのケーシングの熱変形の様子を模式的に示す縦断面図である。対向面における各位置での熱変形による変位量を示すシミュレーション結果を示すグラフである。ディフューザ部とインペラとが対向する対向面における各位置を示す模式図である。本発明の実施形態の変形例に係るラジアルコンプレッサの全体上面図である。

　以下、本発明の実施形態におけるラジアルコンプレッサ１について説明する。
　ラジアルコンプレッサ１（以下、単にコンプレッサ１とする）は、例えば車両に搭載されるターボチャージャ用のコンプレッサである。
　図１及び図２に示すように、コンプレッサ１は、インペラ２と、インペラ２が嵌合することでインペラ２と一体で回転軸線Ｏを中心として回転する回転軸３と、インペラ２を覆うケーシング１０とを備えている。

　次に、ケーシング１０について説明する。
　図１から図３に示すように、ケーシング１０は、インペラ２にガスＧ（例えば空気）を導入する吸気部１１と、インペラ２から流出したガスＧが流通してこのガスＧを吐出する樹脂材を含むスクロール部１２と、吸気部１１とスクロール部１２とを接続する複数のリブ１３とを備えている。ケーシング１０は、さらに、吸気部１１の内側に配置された内筒部１４と、吸気部１１と内筒部１４とを接続する複数の内部リブ１５とを備えている。

　吸気部１１は、インペラ２に対して回転軸線Ｏの方向の一方に配置されて回転軸線Ｏの方向に延び、回転軸線Ｏの方向に開口する円筒状をなしている。吸気部１１は、インペラ２に向かって回転軸線Ｏの方向の一方からガスＧを吸込み、インペラ２の流路（不図示）に向けてガスＧを導入する。また、吸気部１１の材料は、熱可塑性プラスチック等の樹脂（例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＡ９Ｔ・ＰＡ４６・ＰＡ６Ｔ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等）である。

　スクロール部１２は、インペラ２及び吸気部１１の外周側に配置されている。このスクロール部１２は、インペラ２及び回転軸３の周方向に環状に延びるスクロール流路２０を内部に有している。スクロール部１２は、周方向の一方の端部に設けられて、スクロール流路２０の開口部２０ａを形成する円筒状の吐出口２１をさらに有している。
　ここで吐出口２１側となるスクロール部１２の周方向の一方側の端部をスクロール部１２の吐出側とし、周方向の他方側の端部をスクロール部１２の巻き始め側とする。吐出側の端部と巻き始め側の端部とは隣接している。

　スクロール流路２０は、巻き始め側から吐出側に向かって、周方向に直交する断面での流路断面積が漸次拡大する。これによりスクロール部１２は、巻き始め側から吐出側に向かって外形寸法が漸次拡大する。また、スクロール流路２０の周方向に直交する断面での流路断面の形状は円形状をなしている。これによりスクロール部１２における回転軸線Ｏの方向を向く面の外形形状はスクロール流路２０の形状に沿って曲面状に形成されている。

　また、スクロール部１２は、回転軸線Ｏの一方でスクロール流路２０の内面を形成する第一本体部２２と、回転軸線Ｏの他方でスクロール流路２０の内面を形成する第二本体部２３と、スクロール流路２０の径方向内側の内面を形成するディフューザ部２４と、ディフューザ部２４と吸気部１１との間に配置されたスリーブ２５とをさらに備えている。

　第一本体部２２は、回転軸線Ｏを中心とした環状をなしている。スクロール部１２における回転軸線Ｏの方向の一方側の部分である第一本体部２２は、吸気部１１の外周面１１ｂを外周から取り囲むように設けられている。また、第一本体部２２は吸気部１１と同様に樹脂製である。例えば、第一本体部２２は、吸気部１１と一体の樹脂の射出成形品となっていてもよいし、吸気部１１と別体で製造されて吸気部１１と接合されていてもよい。第一本体部２２には、周方向の一方側の端部で吐出口２１に接続されている。本実施形態では、第一本体部２２と吐出口２１とは一体で製造されている。

　具体的には、第一本体部２２は、回転軸線Ｏを中心とした環状をなす環状部２２ａと、環状部２２ａの径方向外側の端部（外周端）で周方向にわたって、回転軸線Ｏの方向の一方へ回転軸線Ｏに沿って突出する凸部２２ｂとを有している。また、第一本体部２２は、環状部２２ａの径方向外側の端部（外周端）に設けられて、回転軸線Ｏの方向の他方を向く面２２ｃと、この面２２ｃから回転軸線Ｏの方向の一方へ周方向にわたって凹む凹部２２ｄとをさらに有している。

　第二本体部２３は回転軸線Ｏを中心とした環状をなす環状部２３ａと、環状部２３ａの径方向外側の端部（外周端）で周方向にわたって、回転軸線Ｏの方向の他方へ回転軸線Ｏに沿って突出する凸部２３ｂとを有している。また、第二本体部２３は、径方向外側の端部（外周端）に設けられて、回転軸線Ｏの方向の一方を向く面２３ｃと、この面２３ｃから回転軸線Ｏの方向の他方へ、周方向にわたって凹む凹部２３ｄとをさらに有している。

　また第二本体部２３は、吸気部１１及び第一本体部２２と同様に樹脂製である。そして第二本体部２３は、第一本体部２２に回転軸線Ｏの方向に対向して設けられている。本実施形態では第二本体部２３は、第一本体部２２とは別体で製造され、第一本体部２２に接合されている。より詳しくは、第二本体部２３の面２３ｃと第一本体部２２の面２２ｃとが接触し、かつ、第二本体部２３の凹部２３ｄと第一本体部２２の凹部２２ｄとが径方向の同じ位置に配置されて凹部２３ｄと凹部２２ｄとが回転軸線Ｏの方向に対向している。凹部２３ｄと凹部２２ｄとで囲まれる空間には樹脂等が充填されて、第一本体部２２と第二本体部２３とが接合されている。

　ディフューザ部２４は、回転軸線Ｏを中心とした環状をなしている。ディフューザ部２４は、第二本体部２３の径方向内側で、吸気部１１とインペラ２とによって回転軸線Ｏ方向に挟まれる位置に配置されている。

　ディフューザ部２４のインペラ２に対向する対向面２４ａは、インペラ２の翼端プロファイルに対応した形状に形成されている。この対向面２４ａとインペラ２との間の距離がチップクリアランスである。
　そして、ディフューザ部２４の対向面２４ａよりも、第二本体部２３における回転軸線Ｏの方向の他方の端部の方が、回転軸線Ｏのより他方に配置されている。これにより、スクロール流路２０が径方向内側に環状に開口する開口部２０ｂを有している。インペラ２から流出したガスＧはこの開口部２０ｂからスクロール流路２０に流入する。
　ディフューザ部２４は、本実施形態では第一本体部２２及び第二本体部２３とは別体で製造され、第一本体部２２に回転軸線Ｏの方向の他方側から接合されている。

　スリーブ２５は、ディフューザ部２４と吸気部１１とで回転軸線Ｏの方向に挟まれる位置に配置されている。スリーブ２５は金属製である。またスリーブ２５は回転軸線Ｏの方向に延びる筒状部２６と、筒状部２６における回転軸線Ｏの方向の他方側の端部に筒状部２６と一体に設けられた鍔部２７とを備えている。

　筒状部２６は、回転軸線Ｏを中心とした円筒状をなしている。スリーブ２５の表面は、ブラスト、レーザー、ローレット等の粗面化処理を行うことで粗面となっている。また、スリーブ２５の内周面２５ａは、吸気部１１の内周面１１ａとの間で段差が形成されないように、吸気部１１の内周面１１ａと面一になっている。

　鍔部２７は、回転軸線Ｏを中心とした環状をなしている。鍔部２７は筒状部２６の外周面から径方向外側に突出して設けられている。
　ここで第一本体部２２における径方向内側に位置し、第一本体部２２とディフューザ部２４とで挟まれる領域には回転軸線Ｏを中心とした環状の隙間Ａ２が設けられている。この隙間Ａ２内に鍔部２７が配置されている。そして鍔部２７の回転軸線Ｏの方向の一方を向く面は第一本体部２２に接触する接触面２７ａとなっている。この接触面２７ａについても粗面となっていてもよい。また、鍔部２７の回転軸線Ｏの方向の他方を向く面はディフューザ部２４と回転軸線Ｏの方向に離れた位置に配置されている。

　本実施形態のスクロール部１２は、上記の隙間Ａ２に充填された充填材３０をさらに備えている。この充填材３０により、第一本体部２２とディフューザ部２４とが互いに接合されている。

　次に、リブ１３について説明する。
　複数のリブ１３は、吸気部１１の外周面１１ｂと、第一本体部２２における回転軸線Ｏの方向の一方を向く外面２２ｅとを接続している。これらのリブ１３は吸気部１１及び第一本体部２２と同様に樹脂製であって、例えば吸気部１１及び第一本体部２２と一体で成形される。

　これらのリブ１３は、周方向に間隔をあけて、スクロール部１２の周方向にわたって設けられている。リブ１３の周方向の設置間隔は、巻き始め側から吐出側に向かって漸次小さくなっていく。またこれらのリブ１３は、第一本体部２２の外面２２ｅ上で径方向に延びており、リブ１３の径方向の延在方向の全域で、外面２２ｅに接続されている。
　また、第一本体部２２の外面２２ｅ上でのリブ１３の径方向の長さは、周方向に巻き始め側から吐出側に向かって漸次小さくなっている。

　またこれらリブ１３は、吸気部１１の外周面１１ｂ上で回転軸線Ｏの方向に延びており、リブ１３の回転軸線Ｏの方向の延在方向の全域で、吸気部１１の外周面１１ｂに接続されている。全てのリブ１３の吸気部１１の外周面１１ｂ上での長さ寸法は同じである。

　内筒部１４は、回転軸線Ｏを中心とした円筒状をなしており、内筒部１４の内側をガスＧが流通する。内筒部１４の回転軸線Ｏの方向の一方側の端部は、吸気部１１の回転軸線Ｏの方向の一方側の端部よりも、回転軸線Ｏの方向の他方に位置している。即ち、内筒部１４は吸気部１１の内周側に配置されて吸気部１１に収容されている。内筒部１４は吸気部１１と同様に樹脂製である。内筒部１４は例えば、吸気部１１、第一本体部２２、及びリブ１３と一体で成形される。即ち、内筒部１４によって吸気部１１は二重管構造となっている。

　本実施形態では、内筒部１４の外周面１４ａは吸気部１１の内周面１１ａと径方向に離れた位置に配置されている。さらに、内筒部１４の回転軸線Ｏの方向の他方側の端部は、ディフューザ部２４における回転軸線Ｏの方向の一方側の端部と間隔をあけて設けられている。これにより、内筒部１４とディフューザ部２４との間には回転軸線Ｏを中心とした環状のスリットＳＬが形成されている。

　内部リブ１５は、内筒部１４の外周面１４ａと吸気部１１の内周面１１ａとの間に、回転軸線Ｏの方向に延在して設けられている。また内部リブ１５は、周方向に等間隔をあけて複数が設けられている。
　これにより、各内部リブ１５同士の間には、回転軸線Ｏの方向の両側で、内筒部１４の内側に連通する空間Ａ１が画成されている。これら空間Ａ１は、回転軸線Ｏの他方側でスリットＳＬを介して内筒部１４の内側に連通している。またこれら空間Ａ１は、回転軸線Ｏの一方側でも回転軸線Ｏの方向に開口し、内筒部１４の内側に連通している。

　本実施形態では、スクロール部１２がスリーブ２５を備えるので、内部リブ１５における回転軸線Ｏの方向の他方側の部分は、スリーブ２５の内周面２５ａに接続され、内部リブ１５における回転軸線Ｏの方向の一方側の部分は、吸気部１１の内周面１１ａに接続されている。

　以上説明した本実施形態のコンプレッサ１では、上記のケーシング１０に複数のリブ１３が設けられていることで、吸気部１１とスクロール部１２とが接続される部分で剛性を向上でき、スクロール部１２の熱変形を抑制することができる。これにより、インペラ２と、ディフューザ部２４の対向面２４ａとの間のチップクリアランスの変動を抑えることができ、コンプレッサ１の性能低下を抑えることができる。

　さらに、スクロール部１２では吐出側の方が巻き始め側よりも外形寸法が大きいため、同じ熱膨張率で熱変形すると、吐出側の方が巻き始め側よりも熱変形量が大きくなる。本実施形態では吐出側に向かってリブ１３の設置間隔を小さくすることで、図４の紙面に向かって左側での二点鎖線で示すように、吐出側でスクロール部１２の径方向への熱変形を促しつつ回転軸線Ｏの方向への熱変形を抑制できる。一方で、巻き始め側ではスクロール部１２の第一本体部２２の外面２２ｅ上でのリブ１３の径方向の寸法が大きくなっているので、巻き始め側では吐出側と比較してスクロール部１２の剛性が高くなる。よって、図４の紙面に向かって右側での二転鎖線に示すように巻き始め側のスクロール部１２では回転軸線Ｏの方向、及び径方向に、比較的均一に熱変形が生じる。

　この結果、回転軸線Ｏの方向への熱変形量が巻き始め側より大きくなる吐出側と、回転軸線Ｏの方向への熱変形量が吐出側より小さくなる巻き始め側とで、回転軸線Ｏの方向への熱変形量とを同等にすることができる。即ち、インペラ２とケーシング１０との間のチップクリアランスの変化を吐出側で低減できる。よってインペラ２とケーシング１０との間のチップクリアランスを周方向に均一化することができる。よってコンプレッサ１の性能低下を抑えることができる。

　ここで図５のグラフの横軸は対向面２４ａ上の基準位置Ａ（図６参照）からの距離を示し、縦軸はインペラ２から離れる方向である法線方向への変位量を示す。この変位量は、図６に示す基準位置Ａからの各距離の対向面２４ａ上の位置Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの各々の位置での周方向一周分の平均値である。基準位置Ａは、対向面２４ａ上での最も径方向の内側で、かつ回転軸線Ｏの方向の吸気部１１側の位置である。また位置Ｅは、対向面２４ａ上での最も径方向外側の位置である。位置Ｂは、基準位置Ａと径方向に略同一の位置であって、基準位置Ａよりも回転軸線Ｏの方向のインペラ２側の位置である。さらに、位置Ｂと位置Ｅとの間で、径方向内側に位置Ｃが、径方向外側に位置Ｄが位置している。

　図５によれば、仮にリブ１３を設けない場合に比べ、本実施形態のようにリブ１３を設けた場合の方が、対向面２４ａのインペラ２から離れる方向（図６のＸ方向）の変位量を、対向面２４ａの全体にわたって、より小さい値に抑えることができていることが確認できる。

　さらに、吐出側でスクロール部１２の回転軸線Ｏの方向への熱変形量を抑制し、周方向でスクロール部１２の回転軸線Ｏの方向への変形量及び変位量を均一化することで、吐出側でのスクロール部１２の熱変形による吸気部１１の回転軸線Ｏに対する傾きを抑制することができる。よってコンプレッサ１の性能低下を抑えることができる。

　また、内筒部１４を設けて吸気部１１を二重管構造とし、さらに吸気部１１と内筒部１４とを内部リブ１５によって固定したことで、吸気部１１の剛性を向上することができる。従って、吸気部１１の熱変形をさらに抑制することができる。この結果、インペラ２とのチップクリアランスの変化を抑制でき、コンプレッサ１の性能低下を抑制することができる。

　また、吸気部１１と内筒部１４との間に空間Ａ１が形成されることで、インペラ２から流出したガスＧの一部をこの空間Ａ１を介して吸気部１１に戻し、内筒部１４の内側を通じてインペラ２へ再度流入させることができる。すなわち、空間Ａ１をガスＧの再循環路として機能させることができる。このガスＧの再循環によって、サージングの発生を抑制し、コンプレッサ１の運転範囲を拡大させることが可能となる。

　また、仮に内筒部１４を設けずに吸気部１１内にガスＧが再循環する空間Ａ１を形成しようとした場合には、狭い吸気部１１内に工具を挿入しての加工が必要となるので、加工に手間を要する。しかし、本実施形態では内筒部１４を設けて内筒部１４と吸気部１１とを内部リブ１５によって接続したことで、容易に、内筒部１４と吸気部との間であって、隣接する内部リブ１５同士の間にガスＧの再循環が可能な空間Ａ１を形成することができる。

　また、吸気部１１と第一本体部２２とが樹脂製であることで、例えばこれらを一体で、射出成形等の手法を用いて成形することができる。よって製造の手間を省くことができ、コスト低減、製造時間の短縮が可能となる。

　さらに、金属製のスリーブ２５を樹脂製の吸気部１１の内周面１１ａに接触するように設けている。よって、例えば吸気部１１と第一本体部２２とを射出成形する際の金型に予めスリーブ２５をインサートしておくインサート成形を行えば、射出成形時の冷却工程で、樹脂の収縮による吸気部１１及び第一本体部２２の変形を抑制することができる。よって、樹脂が収縮変形することでディフューザ部２４の位置ずれが生じてしまうことがなくなるので、対向面２４ａに後加工等を行うことを不要としつつインペラ２とのチップクリアランスを設計値の通りに設定することができる。

　また仮にインペラ２が破損した際にも、金属製のスリーブ２５によって破損したインペラ２の破片が第一本体部２２を貫通して、コンプレッサ１の外に飛散してしまうことを抑制することができる。

　またスリーブ２５の鍔部２７を介して第一本体部２２とディフューザ部２４を固定しており、鍔部２７は金属によって形成されているため熱変形しにくい。このため、より大きく熱変形する樹脂製の第一本体部２２や吸気部１１の熱変形につられて、ディフューザ部２４のインペラ２に対する相対位置が変化してしまうことを抑制できる。従って、インペラ２とのチップクリアランスが変化してしまうことを抑制できる。よってラジアルコンプレッサ１の性能を維持することができる。

　さらに、スリーブ２５の鍔部２７の周囲の第一本体部２２とディフューザ部２４とで挟まれた領域である隙間Ａ２に充填された充填材３０によって、この隙間Ａ２を通じてスクロール流路２０内の高圧ガスＧが吸気部１１内に逆流してしまうことを抑制することができる。よってラジアルコンプレッサ１の性能を維持することができる。

　さらに、スリーブ２５の表面が粗面となっていることでスリーブ２５を吸気部１１に対して所定の位置にしっかりと固定することができるため、コンプレッサ１の運転中のスリーブ２５の位置ズレによる性能低下を抑制できる。

　また、第一本体部２２及び第二本体部２３が、凸部２２ｂ、２３ｂを有することで、成形時の冷却工程で、第一本体部２２及び第二本体部２３が収縮しようとする際に、これら凸部２２ｂ、２３ｂが樹脂成形金型１００に引っ掛かる。このため、第一本体部２２及び第二本体部２３の径方向への収縮が抑制され、設計通りの寸法でケーシング１０を製造することが可能となる。従って、コンプレッサ１の性能低下を抑制することができる。

　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、請求の範囲によってのみ限定される。

　図７には本実施形態の変形例のコンプレッサ１のケーシング１０Ａを示す。
　本変形例では、ケーシング１０Ａは、上記の内筒部１４と内部リブ１５とを有していない。このようなケーシング１０Ａでも、上述のケーシング１０と同様に、吸気部１１とスクロール部１２とを接続する複数のリブ１３を設けたことで、ケーシング１０Ａのスクロール部１２の熱変形による性能低下を抑制することが可能となる。

　また例えば、第二本体部２３の材質は、第一本体部２２よりも熱伝導率の高い材質であってもよい。即ち、第二本体部２３をアルミ等の金属、炭素繊維、金属フィラーを含んだ複合材で形成してもよい。これにより、スクロール部１２の熱を第二本体部２３から回転軸線Ｏの他方に放熱できるため、第一本体部２２の温度上昇を抑制でき、コンプレッサ１の性能向上につながる。

　また吸気部１１の内側に内筒部１４のみを設け、内部リブ１５を設けなくてもよい。即ち、必ずしもガスＧの再循環路となる空間Ａ１を形成しなくてもよい。

　吸気部１１は必ずしも樹脂製でなくともよく、少なくとも第一本体部２２が樹脂製であればよい。

　また、スクロール部１２は、第一本体部２２、第二本体部２３、及びディフューザ部２４に分割されて形成されていなくともよい。またスリーブ２５が設けられていなくともよい。

　スリーブ２５には鍔部２７は設けられていなくともよい。またスリーブ２５の表面は必ずしも粗面となっていなくともよい。

　上記のラジアルコンプレッサのケーシング、及びラジアルコンプレッサによれば、スクロール部の熱変形による性能低下を抑制することが可能となる。

　１　　ラジアルコンプレッサ
　２　　インペラ
　３　　回転軸
　１０、１０Ａ　　ケーシング
　１１　　吸気部
　１１ａ　　内周面
　１１ｂ　　外周面
　１２　　スクロール部
　１３　　リブ
　１４　　内筒部
　１４ａ　　外周面
　１５　　内部リブ
　２０　　スクロール流路
　２０ａ　　開口部
　２０ｂ　　開口部
　２１　　吐出口
　２２　　第一本体部
　２２ａ　　環状部
　２２ｂ　　凸部
　２２ｃ　　面
　２２ｄ　　凹部
　２２ｅ　　外面
　２３　　第二本体部
　２３ａ　　環状部
　２３ｂ　　凸部
　２３ｃ　面
　２３ｄ　　凹部
　２４　　ディフューザ部
　２４ａ　　対向面
　２５　　スリーブ
　２５ａ　　内周面
　２６　　筒状部
　２７　　鍔部
　２７ａ　　接触面
　３０　　充填材
　Ａ１　　空間
　Ａ２　　隙間
　ＳＬ　　スリット
　Ｏ　　回転軸線
　Ｇ　　ガス

Claims

　インペラの回転軸線の方向に沿って延びて該回転軸線の方向に開口する筒状をなし、前記インペラにガスを導入する吸気部と、
　前記インペラ及び前記吸気部の外周側に配置されて周方向に沿って延び、該周方向に開口する吐出口、及び該吐出口に向かって前記インペラからの前記ガスが流通するスクロール流路を有し、外形寸法が漸次拡大する樹脂材を含むスクロール部と、
　前記吸気部の外周面とスクロール部の外面とを接続する複数のリブと、
　を備え、
　前記複数のリブは前記周方向に間隔をあけて設けられ、前記周方向に前記吐出口に向かうに従って、設置間隔が漸次小さくなり、かつ、前記スクロール部の外面上での径方向の長さ寸法が漸次小さくなるラジアルコンプレッサのケーシング。
　前記吸気部の内周側に配置されて、内側を前記ガスが流通する筒状をなす内筒部と、
　前記吸気部の内周面と前記内筒部とを接続する内部リブと、
　をさらに備える請求項１に記載のラジアルコンプレッサのケーシング。
　前記吸気部と前記内筒部との間には、該内筒部における前記回転軸線の方向の両側で前記内筒部の内側に連通する空間が画成されている請求項２に記載のラジアルコンプレッサのケーシング。
　前記吸気部は樹脂製であり、
　前記スクロール部は、
　前記回転軸線の方向の一方で前記スクロール流路の内面を形成する樹脂製の第一本体部と、
　前記第一本体部に前記回転軸線の方向で対向し、該回転軸線の方向の他方で前記スクロール流路の内面を形成する第二本体部と、
　前記第二本体部の径方向内側で前記吸気部と前記インペラとで前記回転軸線の方向に挟まれる位置に配置され、前記スクロール流路の径方向内側の内面を形成し、前記ガスを前記インペラから前記スクロール流路内に導くディフューザ部と、
　前記ディフューザ部と前記吸気部とで前記回転軸線の方向に挟まれる位置に配置され、前記吸気部の内面に接触する筒状をなす金属製のスリーブと、
　を備える請求項１から３のいずれか一項に記載のラジアルコンプレッサのケーシング。
　前記スリーブは、
　前記回転軸線の方向に延びる筒状部と、
　前記筒状部における他方側の端部で径方向外側に環状に突出し、前記回転軸線の方向に前記第一本体部と前記ディフューザ部とで挟まれる領域内に配置されて、前記回転軸線の方向の一方を向く面が前記第一本体部に接触する鍔部と、
　を備え、
　前記スクロール部は、前記鍔部が配置された前記領域内に充填された充填材をさらに備える請求項４に記載のラジアルコンプレッサのケーシング。
　前記スリーブの表面は、粗面となっている請求項４又は５に記載のラジアルコンプレッサのケーシング。
　前記第二本体部の材質は、前記第一本体部の材質よりも熱伝導率の高い材質である請求項４から６のいずれか一項に記載のラジアルコンプレッサのケーシング。
　インペラと、
　前記インペラが嵌合して該インペラとともに回転する回転軸と、
　前記インペラを覆う請求項１から７のいずれか一項に記載のケーシングと、
　を備えるラジアルコンプレッサ。