WO2019150415A1 - コンプレッサケーシング、これを備えたコンプレッサ、およびコンプレッサケーシングの加工方法 - Google Patents

コンプレッサケーシング、これを備えたコンプレッサ、およびコンプレッサケーシングの加工方法 Download PDF

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cavity
inlet channel
channel
inlet
compressor casing
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PCT/JP2018/002833
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French (fr)
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基至 原田
北村　剛
誠 尾▲崎▼
洋輔 段本
Original Assignee
三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer

Definitions

  • the present invention relates to a compressor casing, a compressor including the compressor casing, and a method for processing the compressor casing.
  • the pressure of the gas sucked from the suction port is increased by the rotating impeller, passes through a diffuser, a scroll, and the like, is further pressurized, and is discharged from the discharge port.
  • the temperature of the gas rises.
  • the heat of the gas raises the casing of the compressor inlet through the casing metal. If the temperature of the casing on the compressor inlet side increases, the temperature of the gas flowing through the flow path on the inlet side of the compressor may increase, and the compression performance of the compressor may deteriorate.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a cooling passage and a heat insulating layer defined by a plurality of pieces forming a casing are provided so as to surround a flow path upstream of an impeller of a compressor. Yes.
  • Patent Document 1 The technique disclosed in Patent Document 1 is characterized in that a cavity (a cooling passage or a heat insulating layer) is planned by a divided structure of a casing.
  • a cavity a cooling passage or a heat insulating layer
  • a step may be formed at the boundary between the divided parts, and the flow of gas flowing into the impeller may be disturbed by the step. If the flow of gas flowing into the impeller is disturbed, the impeller cannot properly compress the gas, which may lead to a reduction in compressor performance.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to suppress the temperature rise of the gas flowing through the inlet flow path, that is, the gas flowing into the impeller, and prevent deterioration in the performance of the compressor. It is an object of the present invention to provide a compressor casing that does not disturb the flow of gas flowing through a passage, a compressor including the compressor casing, and a method for processing the compressor casing.
  • the compressor casing and the processing method thereof according to the present invention employ the following means. That is, the compressor casing according to one aspect of the present invention has a suction port into which gas is sucked at one end on the upstream side, and is connected to the inlet channel formed in the axial direction and the downstream side of the inlet channel, A spiral flow path having a flow path formed in a scroll shape in the circumferential direction of the inlet flow path, and a protrusion formed around the inlet flow path on the suction port side and protruding in the axial direction.
  • An inlet inner peripheral surface is integrally formed on the inner periphery of the protrusion along the axial direction of the inlet channel, and the protrusion is formed on the outer peripheral side of the inlet inner peripheral surface.
  • a cavity is formed in the axial direction and in the circumferential direction from the downstream side of the upstream end of the inner peripheral surface.
  • the inner peripheral surface of the projecting portion is integrally formed with the inner peripheral surface of the inlet channel along the axial direction of the inlet channel, and the projecting portion is formed on the outer peripheral side of the inner peripheral surface of the inlet port.
  • a cavity is formed in the axial direction from the downstream side of the upstream end of the inlet inner peripheral surface and in the circumferential direction of the inlet channel. According to this, since the cavity formed in the casing (compressor casing) around the inlet channel is filled with gas, the cavity (gas in the cavity) acts as a heat insulating layer that blocks heat conduction of the metal of the casing. To do.
  • the temperature rise of the gas flowing through the inlet channel that is, the gas flowing into the impeller can be suppressed, and the performance of the compressor can be prevented from being lowered.
  • the cavity is integrally formed by the casing and is not formed by the divided structure, the step of the inlet channel wall surface which may be formed at the boundary of the parts divided by the divided structure is not formed, and the inlet flow is not formed. It does not disturb the flow of gas flowing through the road.
  • a compressor casing according to an aspect of the present invention includes a bypass channel formed so as to communicate the inlet channel and the spiral channel without passing through the downstream side of the inlet channel,
  • the cavity is formed over the entire circumference in the circumferential direction, and a sealing member for closing the opening is provided in the opening of the cavity formed in the protruding portion.
  • the compressor casing according to this aspect includes a bypass channel formed so as to connect the inlet channel and the spiral channel without passing through the downstream side of the inlet channel, and the cavity is in the circumferential direction of the inlet channel.
  • a sealing member for covering the opening is provided in the opening of the cavity formed over the entire circumference of the cavity and formed in the protrusion.
  • a compressor casing according to an aspect of the present invention includes a bypass channel formed so as to communicate the inlet channel and the spiral channel without passing through the downstream side of the inlet channel, The cavity is formed so as not to interfere with the bypass flow path.
  • the compressor casing according to this aspect includes a bypass channel formed so as to communicate the inlet channel and the spiral channel without passing through the downstream side of the inlet channel, and the cavity does not interfere with the bypass channel. It is formed as follows. According to this, in the casing having the bypass flow path, by forming the cavity so as not to interfere with the bypass flow path, the bypass flow path and the cavity do not communicate with each other, and the gas flowing through the bypass flow path is bypassed. There is no leakage outside the road. In this case, since a sealing member that closes the opening of the cavity is not necessary, it is possible to realize cost reduction and improvement in assemblability by reducing the number of parts.
  • a method of avoiding interference with the bypass flow path for example, a method in which a cavity is not formed in the circumferential direction of the inlet flow path corresponding to a part where the bypass flow path is formed, or a part where the bypass flow path is formed There is a method in which the cavity corresponding to is dug to such an extent that it does not reach the bypass channel.
  • a compressor according to an aspect of the present invention includes the above-described compressor casing, an impeller that is provided on the downstream side of the inlet flow path and compresses the gas sucked from the suction port, and a drive shaft attached to the impeller. Is provided.
  • the compressor casing processing method has an inlet port into which gas is sucked at one end on the upstream side, and an inlet channel formed in the axial direction.
  • a spiral channel connected to the downstream side of the inlet channel and formed in a scroll shape in the circumferential direction of the inlet channel, and formed around the inlet channel on the suction port side.
  • a method for processing a compressor casing comprising a protruding portion protruding in the axial direction, wherein an inner peripheral surface of the inlet is integrally formed in the inner periphery of the protruding portion along the axial direction, and the protruding portion
  • a cavity is formed on the outer peripheral side of the inlet inner peripheral surface from the downstream side of the upstream end of the inlet inner peripheral surface in the axial direction and in the circumferential direction, and the cavity is formed by machining.
  • the processing method of the compressor casing which concerns on this aspect includes the process of forming a cavity by machining. According to this, since the cavity is formed by machining, the thickness of the casing around the cavity can be reduced compared to the case where the cavity is formed by casting. Moreover, since the surface property of the inner wall of the cavity can be finished with high accuracy (less irregularities), heat exchange between the gas in the cavity and the casing is difficult, and the effect as a heat insulating layer produced by the cavity can be improved. . Moreover, since the casing in which the cavity was formed can be produced only by performing machining on the casing in which the cavity is not formed, it is also preferable from the viewpoint of production of the casing.
  • a casing with a cavity can be produced simply by adding cavity processing as a subsequent process of an existing facility for producing a conventional casing without a cavity.
  • the cavity is formed by a divided structure, there is a fear that the conventional casing production equipment without the cavity may not be used as it is, and there is a concern that the equipment cost increases when starting production.
  • a compressor casing that can suppress the temperature rise of the gas flowing through the inlet channel, i.e., the gas flowing into the impeller, can prevent deterioration in the performance of the compressor, and does not disturb the flow of the gas flowing through the inlet channel.
  • a compressor and a method for processing a compressor casing are provided.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II shown in FIGS.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIGS.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the inlet channel 100, the spiral channel 200, and the bypass channel 300 formed by the compressor casing 10A of the present embodiment.
  • the inlet channel 100 has a substantially cylindrical shape with the axis X as the center line, and its end (upper end on the paper surface shown in FIG. 1) is a suction port 102 for sucking external gas (air) into the interior. ing.
  • the side on which the suction port 102 is formed is upstream of the air flow in the inlet channel 100.
  • a part of the upstream side of the inlet flow channel 100 is formed in a tapered shape, and the flow channel area gradually decreases from the suction port 102 toward the downstream along the axis X direction.
  • a scroll channel 200A and a discharge port side channel 200B formed in a scroll shape are provided on the downstream side of the inlet channel 100 with respect to the suction port 102 formed at the upstream end of the inlet channel 100.
  • the spiral flow path 200 is connected.
  • the downstream of the inlet channel 100 corresponds to the upstream of the spiral channel 200 (scroll channel 200A).
  • the scroll channel 200A is formed so that its channel area gradually increases as it goes downstream of the scroll channel 200A while circling the outer periphery of the inlet channel 100.
  • One end of the discharge port side flow path 200B is smoothly connected to the downstream side of the scroll flow path 200A, and the flow path is in the tangential direction of the cylinder of the inlet flow path 100 centered on the axis X and in the air flow direction. After being formed to extend, the flow path is formed to bend along the axis X direction. Further, the other end of the discharge port side flow path 200B is a discharge port 202 through which air is discharged.
  • the bypass channel 300 is branched from a branch portion 302 located approximately in the middle of the inlet channel 100 with respect to the axis X direction so as to communicate the inlet channel 100 and the outlet-side channel 200B of the spiral channel 200. Is formed. In other words, the bypass flow path 300 does not pass through the downstream side of the inlet flow path 100 (the connection portion between the inlet flow path 100 and the spiral flow path 200), and the discharge flow path side flow path of the inlet flow path 100 and the spiral flow path 200. It is formed to communicate with 200B.
  • the flow of air in the flow path provided in the compressor casing 10A of the present embodiment will be described.
  • the air sucked into the inlet channel 100 from the suction port 102 is guided to the spiral channel 200 connected to the downstream side of the inlet channel 100.
  • the air guided to the spiral flow path 200 circulates around the scroll flow path 200 ⁇ / b> A, and then is guided to the discharge port side flow path 200 ⁇ / b> B and discharged from the discharge port 202.
  • an air flow is not formed in the bypass channel 300 by a valve or the like (not shown).
  • an air flow can be formed in the bypass flow path 300 by a valve (not shown) or the like.
  • the bypass passage 300 is opened, for example, in order to prevent a surge caused by a sudden decrease in the flow rate of the compressor accompanying a sudden decrease in the output of a drive source described later.
  • the compressor casing 10A surrounds the above-described flow paths (inlet flow path 100, spiral flow path 200 (scroll flow path 200A and discharge port side flow path 200B), bypass flow path 300). Is formed. That is, the above-described flow paths (the inlet flow path 100, the spiral flow path 200 (the scroll flow path 200A and the discharge port side flow path 200B), and the bypass flow path 300) are formed by the compressor casing 10A.
  • the compressor casing 10A of the present embodiment includes a cavity 120 (cavity) formed in the protruding portion 110 as shown in FIGS.
  • the projecting portion 110 is formed around the upstream side of the inlet channel 100 (left side of the paper shown in FIGS. 4 and 5) around the axis X, and projects in the direction of the axis X.
  • the protruding portion 110 includes a protruding end (upstream end) 110 ⁇ / b> A at an upstream end portion (the end portion on the left side of the paper surface shown in FIGS. 4 and 5) of the inlet channel 100.
  • the inner periphery of the projecting portion 110 includes a tapered portion 112A formed so as to reduce the flow channel area from the suction port 102 toward the downstream along the axis X direction.
  • the inlet inner peripheral surface 112 is integrally and smoothly formed along the axis X direction on the downstream side.
  • the cavity 120 is formed in the protruding portion 110 on the outer peripheral side of the inlet inner peripheral surface 112 along the axis X direction from the downstream side of the inlet channel 100 with respect to the protruding end 110A and over the entire circumferential direction of the axis X.
  • the cavity 120 formed in the protrusion 110 is formed in an annular shape around the axis X when viewed in plan (see FIG. 3).
  • a cavity opening 121 is formed on the inlet 120 side of the inlet channel 100 in the cavity 120.
  • a method of forming the cavity 120 in the protruding portion 110 for example, there is a method of digging by machining along the axis X direction from the upstream side to the downstream side of the inlet channel 100. Moreover, you may form not only by machining but by casting.
  • the compressor casing 10A of the present embodiment further includes a sealing member 500 that closes the cavity opening 121 as shown in FIGS.
  • the sealing member 500 is a packing made of an elastic body such as rubber having a shape corresponding to the annular cavity opening 121.
  • the sealing member 500 is pressed by a pressing member 510, which is a separate member from the sealing member 500, so as to cover the cavity opening 121 and the surrounding protrusion 110.
  • the pressing member 510 is fixed to the protruding portion 110 with a bolt (not shown), an adhesive, or the like.
  • the air flow described above is formed by the impeller 30 shown in FIG.
  • the impeller 30 is provided on the downstream side of the inlet channel 100.
  • the impeller 30 is attached to one end side of the drive shaft 50 extending along the axis X.
  • the drive shaft 50 is supported by a bearing (not shown), and the impeller 30 also rotates about the axis X as the drive shaft 50 rotates about the axis X.
  • a drive source (not shown) such as a turbine is attached to the other end of the drive shaft 50 where the impeller 30 is not attached.
  • the drive source rotates about the axis X
  • the drive shaft 50 also rotates about the axis X. That is, the impeller 30, the drive shaft 50, and the drive source rotate together around the axis X.
  • the present embodiment has the following effects. Since the inside of the cavity 120 formed in the protrusion 110 around the inlet channel 100 is filled with gas, the cavity 120 (the gas inside the cavity 120) serves as a heat insulating layer that blocks the heat conduction of the metal of the compressor casing 10A. Works. Thereby, the temperature rise of the air flowing through the inlet channel 100, that is, the air flowing into the impeller 30, can be suppressed, and the performance of the compressor can be prevented from being lowered. Further, since the cavity 120 is integrally formed by the compressor casing 10A and is not formed by the divided structure, a step that may be formed at the boundary of the parts divided by the divided structure is formed on the wall surface of the inlet channel 100.
  • the compressor casing 10A it is preferable from the viewpoint of production of the compressor casing 10A that it is not formed by the divided structure.
  • the compressor casing 10 ⁇ / b> A in which the cavity 120 is formed can be produced simply by adding a processing step for the cavity 120 as a subsequent process of the existing equipment for producing a conventional compressor casing in which the cavity 120 is not formed. If the cavity 120 is formed in a divided structure, there is a fear that the conventional compressor casing production facility in which the cavity 120 is not formed may not be used as it is, and there is a concern about an increase in facility cost when starting production.
  • the opening (cavity opening 121) of the cavity 120 formed over the entire circumference in the circumferential direction of the inlet flow path 100 is closed by the sealing member 500, thereby bypassing. Even if the flow path 300 and the cavity 120 communicate with each other, the air flowing through the bypass flow path 300 does not leak out of the bypass flow path 300.
  • the sealing member 500 acts to close the cavity opening 121, and there is no limitation on the material and form as long as it functions in the same manner, and it does not have to be a packing, and a pressing member 510 is provided. It is not necessary.
  • the cavity 120 When forming the cavity 120 by machining, the cavity 120 can be formed only by performing uniform processing over the entire circumference in the circumferential direction of the inlet channel 100, so that processing can be performed easily. In addition, the thickness around the cavity 120 can be reduced as compared with the case of forming by casting. Furthermore, since the surface property of the inner wall of the cavity 120 can be finished with high accuracy (with less unevenness), heat exchange between the air in the cavity 120 and the compressor casing 10A is difficult, and the effect as a heat insulating layer produced by the cavity 120 is achieved. Can be improved.
  • the cavity of the present embodiment is divided into a cavity 120 ⁇ / b> A and a cavity 120 ⁇ / b> B so as to avoid the bypass flow path 300 in the circumferential direction of the axis X. That is, the cavities 120A and 120B and the bypass flow path 300 are not in communication. Note that the bypass flow path 300 indicated by a broken line in FIG. 6 shows only a part thereof for simplicity.
  • the present embodiment has the following effects.
  • the bypass flow path 300 and the cavity 120 do not communicate with each other, and the gas flowing through the bypass flow path 300 does not leak out of the bypass flow path 300.
  • the sealing member 500 that closes the cavity opening 121 is not necessary, the cost can be reduced and the assemblability can be improved by reducing the number of components.
  • the cavity 120 of the present embodiment has a depth corresponding to the bypass flow path 300 that does not reach the bypass flow path 300 in the circumferential direction of the axis X. That is, since the cavity 120 does not reach the bypass flow path 300, the cavity 120 and the bypass flow path 300 are not in communication. Note that the bypass flow path 300 indicated by a broken line in FIG. 7 shows only a part thereof for simplicity.
  • the present embodiment has the following effects.
  • the bypass flow path 300 and the cavity 120 do not communicate with each other, and the gas flowing through the bypass flow path 300 does not leak out of the bypass flow path 300.
  • the sealing member 500 that closes the cavity opening 121 is not necessary, the cost can be reduced and the assemblability can be improved by reducing the number of components.

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Abstract

流入する気体の温度上昇を抑制でき、性能低下を防止できるとともに、流通する気体の流れを乱すことがないコンプレッサケーシングの提供を目的とする。本発明に係るコンプレッサケーシング（１０）は、気体が吸い込まれる吸込口を上流側の一端に有し、軸線（Ｘ）方向に形成された入口流路（１００）と、入口流路（１００）の下流側に接続され、入口流路（１００）の周方向にスクロール状に形成された流路を有する渦巻流路（２００）と、吸込口側の入口流路（１００）の周囲に形成され、軸線（Ｘ）方向に突出している突出部（１１０）とを備え、突出部（１１０）の内周には、入口流路（１００）の軸線（Ｘ）方向に亘って一体的に入口内周面（１１２）が形成され、突出部（１１０）には、入口内周面（１１２）の外周側に、入口内周面（１１２）の上流端（１１０Ａ）よりも下流側から軸線（Ｘ）方向でかつ周方向にキャビティ（１２０）が形成されている。

Description

コンプレッサケーシング、これを備えたコンプレッサ、およびコンプレッサケーシングの加工方法
　本発明は、コンプレッサケーシング、これを備えたコンプレッサ、およびコンプレッサケーシングの加工方法に関する。
　遠心コンプレッサにおいて、吸込口から吸い込まれた気体は、回転するインペラによって圧力が高められ、ディフューザ、スクロールなどを通過して更に昇圧され、吐出口から吐き出される。このとき、コンプレッサによって気体が圧縮されると気体の温度が上昇する。気体の熱はケーシングのメタルを通してコンプレッサの吸込口側のケーシングを昇温させる。コンプレッサの吸込口側のケーシングが昇温すると、コンプレッサの吸込口側の流路を流通する気体の温度を上昇させてしまい、コンプレッサの圧縮性能が低下してしまう虞がある。
　これに対して、特許文献１においては、コンプレッサのインペラ上流の流路を囲繞するように、ケーシングを形成する複数のピースによって画定された冷却用通路や断熱層を設けている技術が開示されている。
特開２０１６－１７６３５３号公報
　特許文献１に開示されている技術は、ケーシングの分割構造によってキャビティ（冷却通路や断熱層）を画策することを特徴としている。しかし、ケーシングを分割構造とした場合、分割された部品の境界に段差が形成される虞があり、インペラに流入する気体の流れがその段差によって乱れてしまう可能性がある。インペラに流入する気体の流れが乱れてしまうと、インペラにて適切に気体を圧縮できなくなり、コンプレッサの性能低下に繋がる虞がある。
　本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであって、入口流路を流通する気体、即ち、インペラに流入する気体の温度上昇を抑制でき、コンプレッサの性能低下を防止できるとともに、入口流路を流通する気体の流れを乱すことがないコンプレッサケーシング、これを備えたコンプレッサ、およびコンプレッサケーシングの加工方法の提供を目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のコンプレッサケーシングおよびその加工方法は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の一態様に係るコンプレッサケーシングは、気体が吸い込まれる吸込口を上流側の一端に有し、軸線方向に形成された入口流路と、該入口流路の下流側に接続され、該入口流路の周方向にスクロール状に形成された流路を有する渦巻流路と、前記吸込口側の前記入口流路の周囲に形成され、前記軸線方向に突出している突出部とを備え、前記突出部の内周には、前記入口流路の前記軸線方向に亘って一体的に入口内周面が形成され、前記突出部には、該入口内周面の外周側に、該入口内周面の上流端よりも下流側から前記軸線方向でかつ前記周方向にキャビティが形成されている。
　本態様に係るコンプレッサケーシングにおいて、突出部の内周には、入口流路の軸線方向に亘って一体的に入口内周面が形成され、突出部には、入口内周面の外周側に、入口内周面の上流端よりも下流側から軸線方向でかつ入口流路の周方向にキャビティが形成されている。これによれば、入口流路の周囲のケーシング（コンプレッサケーシング）に形成されるキャビティ内は気体で満たされるので、キャビティ（キャビティ内の気体）はケーシングのメタルの熱伝導を遮断する断熱層として作用する。これによって、入口流路を流通する気体、即ち、インペラに流入する気体の温度上昇を抑制して、コンプレッサの性能低下を防止できる。
　また、キャビティはケーシングによって一体的に形成され、分割構造によって形成されていないので、分割構造によって分割された部品の境界に形成される虞のある入口流路壁面の段差が形成されず、入口流路を流通する気体の流れを乱すことがない。
　また、本発明の一態様に係るコンプレッサケーシングは、前記入口流路の下流側を介さないで、前記入口流路と前記渦巻流路とを連通するように形成されたバイパス流路を備え、前記キャビティは、前記周方向の全周に亘って形成され、前記突出部に形成された前記キャビティの開口部には、該開口部を塞ぐ密封部材が設けられている。
　本態様に係るコンプレッサケーシングは、入口流路の下流側を介さないで、入口流路と渦巻流路とを連通するように形成されたバイパス流路を備え、キャビティは、入口流路の周方向の全周に亘って形成され、突出部に形成されたキャビティの開口部には、その開口部を塞ぐ密封部材が設けられている。これによれば、バイパス流路を備えているケーシングにおいて、入口流路の周方向の全周に亘って形成されているキャビティの開口部を密封部材で塞ぐことで、バイパス流路とキャビティが連通している場合でも、バイパス流路を流通する気体がバイパス流路の外部に漏出することがない。また、例えば、機械加工によってキャビティを形成する場合、入口流路の周方向の全周に亘って均一な加工を施すだけでキャビティが形成できるので、加工を容易に行うことができる。
　また、本発明の一態様に係るコンプレッサケーシングは、前記入口流路の下流側を介さないで、前記入口流路と前記渦巻流路とを連通するように形成されたバイパス流路を備え、前記キャビティは、前記バイパス流路に干渉しないように形成されている。
　本態様に係るコンプレッサケーシングは、入口流路の下流側を介さないで、入口流路と渦巻流路とを連通するように形成されたバイパス流路を備え、キャビティは、バイパス流路に干渉しないように形成されている。これによれば、バイパス流路を備えているケーシングにおいて、キャビティをバイパス流路に干渉しないように形成することで、バイパス流路とキャビティが連通せず、バイパス流路を流通する気体がバイパス流路の外部に漏出することがない。この場合、キャビティの開口部を塞ぐ密封部材が不要になるので、部品点数の削減によるコストダウンや組立性の向上が実現できる。バイパス流路との干渉を避ける方法としては、例えば、バイパス流路が形成されている部分に対応する入口流路の周方向にはキャビティを形成しない方法や、バイパス流路が形成されている部分に対応するキャビティは、バイパス流路に到達しない程度に掘り込んで形成する方法がある。
　本発明の一態様に係るコンプレッサは、前述したコンプレッサケーシングと、前記入口流路の下流側に設けられ、前記吸込口から吸い込まれた気体を圧縮するインペラと、該インペラに取り付けられた駆動軸とを備える。
　本発明の一態様に係るコンプレッサケーシングの加工方法は、気体が吸い込まれる吸込口を上流側の一端に有し、軸線方向に形成された入口流路と、
　該入口流路の下流側に接続され、該入口流路の周方向にスクロール状に形成された渦巻流路と、前記吸込口側の前記入口流路の周囲に形成され、前記入口流路の前記軸線方向に突出している突出部とを備えるコンプレッサケーシングの加工方法であって、前記突出部の内周には、前記軸線方向に亘って一体的に入口内周面が形成され、前記突出部には、該入口内周面の外周側に、該入口内周面の上流端よりも下流側から前記軸線方向でかつ前記周方向にキャビティが形成され、前記キャビティを機械加工によって形成する工程を含む。
　本態様に係るコンプレッサケーシングの加工方法は、キャビティを機械加工によって形成する工程を含む。これによれば、キャビティを機械加工によって形成するので、鋳造によって形成した場合と比べて、キャビティ周りのケーシングの肉厚を薄肉化できる。また、キャビティの内壁の表面性状を精度良く（凹凸を少なく）仕上げられるので、キャビティ内の気体とケーシングとの間で熱交換されにくくなり、キャビティが奏する断熱層としての効果を向上させることができる。
　また、キャビティが形成されていないケーシングに対して機械加工を施すだけでキャビティが形成されたケーシングを生産できるので、ケーシングの生産の観点からも好ましい。例えば、キャビティが形成されていない従来のケーシングを生産する既存設備の後工程としてキャビティ加工を追加するだけで、キャビティが形成されたケーシングが生産可能となる。キャビティを分割構造によって形成する場合、キャビティが形成されていない従来のケーシングの生産設備をそのまま利用できない恐れがあり、生産を開始するにあたって設備コストの増加が懸念される。
　入口流路を流通する気体、即ち、インペラに流入する気体の温度上昇を抑制でき、コンプレッサの性能低下を防止できるとともに、入口流路を流通する気体の流れを乱すことがないコンプレッサケーシング、これを備えたコンプレッサ、およびコンプレッサケーシングの加工方法を提供できる。
本発明の第１実施形態のコンプレッサケーシングによって形成される流路を示した斜視図である。 図１に示すコンプレッサケーシングであって流路を破線で示した平面図である。 図１に示すコンプレッサケーシングの平面図である。 図２，３に示すＩ－Ｉ切断線における断面図である。 図２，３に示すＩＩ－ＩＩ切断線における断面図である。 本発明の第２実施形態のコンプレッサケーシングの平面図である。 本発明の第３実施形態のコンプレッサケーシングの平面図である。 図７に示すＩＩＩ－ＩＩＩ切断線における断面図である。
　以下に、本発明に係るコンプレッサケーシングの一実施形態について、図１乃至９を用いて説明する。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至５を用いて説明する。
　まず、本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ａによって形成される流路について説明する。
　図１には、本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ａによって形成される入口流路１００、渦巻流路２００、バイパス流路３００を斜視した図が示されている。
　入口流路１００は、軸線Ｘを中心線とする略円筒形状とされ、その端部（図１で示す紙面上側の端部）は、外部の気体（空気）を内部に吸い込む吸込口１０２とされている。この吸込口１０２が形成されている側が、入口流路１００における空気流れの上流となる。入口流路１００の上流側の一部はテーパ形状に形成されており、軸線Ｘ方向に沿って吸込口１０２から下流に向かって流路面積が徐々に縮小している。
　入口流路１００の上流側の端部に形成される吸込口１０２に対して、入口流路１００の下流側には、スクロール状に形成されたスクロール流路２００Ａと吐出口側流路２００Ｂとを有する渦巻流路２００が接続されている。ここで、入口流路１００の下流は、渦巻流路２００（スクロール流路２００Ａ）の上流に相当する。
　スクロール流路２００Ａは、入口流路１００の外周を周回しながら、スクロール流路２００Ａの下流に向かうにつれてその流路面積が徐々に拡大されるように形成されている。
　吐出口側流路２００Ｂは、一端がスクロール流路２００Ａの下流に滑らかに接続されており、流路が軸線Ｘを中心とした入口流路１００の円筒の接線方向、かつ、空気の流れ方向に延在するように形成された後、流路が軸線Ｘ方向に沿うように屈曲して形成されている。また、吐出口側流路２００Ｂの他端は、空気が吐き出される吐出口２０２とされている。
　バイパス流路３００は、軸線Ｘ方向に対して入口流路１００のおよそ中間に位置する分岐部３０２から分岐され、入口流路１００と渦巻流路２００の吐出口側流路２００Ｂとを連通するように形成されている。即ち、バイパス流路３００は、入口流路１００の下流側（入口流路１００と渦巻流路２００との接続部分）を介さないで、入口流路１００と渦巻流路２００の吐出口側流路２００Ｂとを連通するように形成されている。
　次に、本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ａが備える流路の空気の流れについて説明する。
　コンプレッサの通常運転時、吸込口１０２から入口流路１００に吸い込まれた空気は、入口流路１００の下流側に接続された渦巻流路２００に導かれる。渦巻流路２００に導かれた空気は、スクロール流路２００Ａを周回した後、吐出口側流路２００Ｂに導かれ吐出口２０２から吐き出される。このとき、図示しない弁などによって、バイパス流路３００には空気の流れが形成されないように構成されている。
　図１に示すバイパス流路３００を使用する場合は、図示しない弁などによって、バイパス流路３００に空気の流れを形成できるようにする。バイパス流路３００は、例えば、後述する駆動源の出力の急減に伴うコンプレッサの流量の急減によって生じるサージを防止するために開放される。
　図２及び３に示すように、コンプレッサケーシング１０Ａは、前述した流路（入口流路１００、渦巻流路２００（スクロール流路２００Ａおよび吐出口側流路２００Ｂ）、バイパス流路３００）を取り囲むように形成されている。即ち、コンプレッサケーシング１０Ａによって、前述した流路（入口流路１００、渦巻流路２００（スクロール流路２００Ａおよび吐出口側流路２００Ｂ）、バイパス流路３００）は形成されている。
　本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ａは、図４及び５に示すように、突出部１１０に形成されたキャビティ１２０（空洞）を備える。
　突出部１１０は、軸線Ｘを中心として、入口流路１００の上流側（図４及び５で示す紙面左側）の周囲に形成され、軸線Ｘ方向に突出している。突出部１１０は、入口流路１００の上流側の端部（図４及び５で示す紙面左側の端部）に突出端（上流端）１１０Ａを備える。
　また、突出部１１０の内周には、軸線Ｘ方向に沿って吸込口１０２から下流に向かって流路面積を縮小させるように形成されたテーパ部１１２Ａを含め、吸込口１０２から入口流路１００の下流側へ、入口内周面１１２が軸線Ｘ方向に亘って一体的かつ滑らかに形成されている。
　キャビティ１２０は、突出端１１０Ａよりも入口流路１００の下流側から軸線Ｘ方向に沿って、かつ、軸線Ｘの全周方向に亘って、入口内周面１１２の外周側の突出部１１０に形成されている。突出部１１０に形成されたキャビティ１２０は、平面視（図３参照）したときに軸線Ｘを中心に環状に形成されている。また、キャビティ１２０における入口流路１００の吸込口１０２側は、キャビティ開口部１２１とされている。
　キャビティ１２０を突出部１１０に形成する方法としては、例えば、入口流路１００の上流側から下流側へ軸線Ｘ方向に沿って、機械加工によって掘り込む方法がある。また、機械加工に限らず、鋳造によって形成してもよい。
　本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ａは、更に、図４及び５に示すようなキャビティ開口部１２１を塞ぐ密封部材５００を備える。例えば、密封部材５００は環状のキャビティ開口部１２１に対応した形状の、ゴムなどの弾性体によって作製されたパッキンとされる。密封部材５００は、密封部材５００とは別部材の押さえ部材５１０によって、キャビティ開口部１２１とその周囲の突出部１１０を覆うように押さえ付けられている。押さえ部材５１０は、ボルト（図示せず）や接着剤などによって、突出部１１０に対して固定されている。
　なお、上述した空気の流れは、図４に示すインペラ３０によって形成される。インペラ３０は入口流路１００の下流側に設けられている。インペラ３０は軸線Ｘに沿って延びる駆動軸５０の一端側に取り付けられている。駆動軸５０は軸受（図示せず）に支持されており、駆動軸５０が軸線Ｘ回りに回転するのに伴って、インペラ３０も軸線Ｘ回りに回転する。駆動軸５０のインペラ３０が取り付けられていない他端側には、例えばタービンなどの駆動源（図示せず）が取り付けられている。駆動源が軸線Ｘ回りに回転するのに伴って、駆動軸５０も軸線Ｘ回りに回転する。つまり、インペラ３０、駆動軸５０及びタ駆動源は、一体となって軸線Ｘ回りに回転する。インペラ３０が軸線Ｘ回りに回転し始めると（圧縮が始まると）、インペラ３０の入口付近では負圧が生じる。この負圧によって、吸込口１０２から外部の空気を取り込む。即ち、吸込口１０２から吐出口２０２への空気の流れを形成する。
　本実施形態においては、以下の効果を奏する。
　入口流路１００の周囲の突出部１１０に形成されるキャビティ１２０の内部は気体で満たされるので、キャビティ１２０（キャビティ１２０の内部の気体）はコンプレッサケーシング１０Ａのメタルの熱伝導を遮断する断熱層として作用する。これによって、入口流路１００を流通する空気、即ち、インペラ３０に流入する空気の温度上昇を抑制して、コンプレッサの性能低下を防止できる。また、キャビティ１２０はコンプレッサケーシング１０Ａによって一体的に形成され、分割構造によって形成されていないので、分割構造によって分割された部品の境界に形成される虞のある段差が入口流路１００の壁面に形成されず、入口流路１００を流通する空気の流れを乱すことがない。更に、分割構造によって形成されていないことは、コンプレッサケーシング１０Ａの生産の観点からも好ましい。例えば、キャビティ１２０が形成されていない従来のコンプレッサケーシングを生産する既存設備の後工程としてキャビティ１２０の加工工程を追加するだけで、キャビティ１２０が形成されたコンプレッサケーシング１０Ａが生産可能となる。仮に、キャビティ１２０を分割構造によって形成する場合、キャビティ１２０が形成されていない従来のコンプレッサケーシングの生産設備をそのまま利用できない恐れがあり、生産を開始するにあたって設備コストの増加が懸念される。
　バイパス流路３００を備えている場合においては、入口流路１００の周方向の全周に亘って形成されているキャビティ１２０の開口部（キャビティ開口部１２１）を密封部材５００で塞ぐことで、バイパス流路３００とキャビティ１２０が連通していても、バイパス流路３００を流通する空気がバイパス流路３００の外部に漏出することがない。なお、密封部材５００は、キャビティ開口部１２１を塞ぐことに作用しており、同様の作用に働くものであれば材質や形態に制限はなく、パッキンでなくても良いし、押さえ部材５１０を設けなくても良い。
　機械加工によってキャビティ１２０を形成する場合、入口流路１００の周方向の全周に亘って均一な加工を施すだけでキャビティ１２０が形成できるので、加工を容易に行うことができる。また、鋳造によって形成した場合と比べて、キャビティ１２０周りの肉厚を薄肉化できる。更に、キャビティ１２０の内壁の表面性状を精度良く（凹凸を少なく）仕上げられるので、キャビティ１２０内の空気とコンプレッサケーシング１０Ａとの間で熱交換されにくくなり、キャビティ１２０が奏する断熱層としての効果を向上させることができる。
［第２実施形態］
　以下、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。
　本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ｂは、第１実施形態とキャビティの形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
　本実施形態のキャビティは、図６に示すように、軸線Ｘの周方向において、バイパス流路３００を避けるように、キャビティ１２０Ａとキャビティ１２０Ｂとに分割されて形成されている。即ち、キャビティ１２０Ａ，１２０Ｂとバイパス流路３００とは連通していない。なお、図６において破線で示すバイパス流路３００は、簡単のためその一部のみを示している。
　本実施形態においては、以下の効果を奏する。
　バイパス流路３００とキャビティ１２０が連通せず、バイパス流路３００を流通する気体がバイパス流路３００の外部に漏出することがない。この場合、キャビティ開口部１２１を塞ぐ密封部材５００が不要になるので、部品点数の削減によるコストダウンや組立性の向上が実現できる。
［第３実施形態］
　以下、本発明の第３実施形態について、図７及び８を用いて説明する。
　本実施形態のコンプレッサケーシング１０Ｃは、第１及び第２実施形態とキャビティ１２０の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１及び第２実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
　本実施形態のキャビティ１２０は、図７及び８に示すように、軸線Ｘの周方向において、バイパス流路３００に対応する部分の深さを、バイパス流路３００に到達しない程度にしている。即ち、キャビティ１２０はバイパス流路３００に到達していないので、キャビティ１２０とバイパス流路３００とは連通していない。なお、図７において破線で示すバイパス流路３００は、簡単のためその一部のみを示している。
　本実施形態においては、以下の効果を奏する。
　バイパス流路３００とキャビティ１２０が連通せず、バイパス流路３００を流通する気体がバイパス流路３００の外部に漏出することがない。この場合、キャビティ開口部１２１を塞ぐ密封部材５００が不要になるので、部品点数の削減によるコストダウンや組立性の向上が実現できる。
　１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）　コンプレッサケーシング
　３０　インペラ
　５０　駆動軸
　１００　入口流路
　１０２　吸込口
　１１０　突出部
　１１０Ａ　突出端（上流端）
　１１２　入口内周面
　１１２Ａ　テーパ部
　１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ　キャビティ
　１２１　キャビティ開口部
　２００　渦巻流路
　２００Ａ　スクロール流路
　２００Ｂ　吐出口側流路
　２０２　吐出口
　３００　バイパス流路
　３０２　分岐部
　５００　密封部材
　Ｘ　　軸線

Claims (5)

  1. 　気体が吸い込まれる吸込口を上流側の一端に有し、軸線方向に形成された入口流路と、
    　該入口流路の下流側に接続され、該入口流路の周方向にスクロール状に形成された流路を有する渦巻流路と、
    　前記吸込口側の前記入口流路の周囲に形成され、前記軸線方向に突出している突出部と、
    を備え、
    　前記突出部の内周には、前記入口流路の前記軸線方向に亘って一体的に入口内周面が形成され、
    　前記突出部には、該入口内周面の外周側に、該入口内周面の上流端よりも下流側から前記軸線方向でかつ前記周方向にキャビティが形成されているコンプレッサケーシング。
  2. 　前記入口流路の下流側を介さないで、前記入口流路と前記渦巻流路とを連通するように形成されたバイパス流路を備え、
    　前記キャビティは、前記周方向の全周に亘って形成され、
    　前記突出部に形成された前記キャビティの開口部には、該開口部を塞ぐ密封部材が設けられている請求項１に記載のコンプレッサケーシング。
  3. 　前記入口流路の下流側を介さないで、前記入口流路と前記渦巻流路とを連通するように形成されたバイパス流路を備え、
    　前記キャビティは、前記バイパス流路に干渉しないように形成されている請求項１に記載のコンプレッサケーシング。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンプレッサケーシングと、
    　前記入口流路の下流側に設けられ、前記吸込口から吸い込まれた気体を圧縮するインペラと、
    　該インペラに取り付けられた駆動軸と、
    を備えるコンプレッサ。
  5. 　気体が吸い込まれる吸込口を上流側の一端に有し、軸線方向に形成された入口流路と、
    　該入口流路の下流側に接続され、該入口流路の周方向にスクロール状に形成された渦巻流路と、
    　前記吸込口側の前記入口流路の周囲に形成され、前記軸線方向に突出している突出部と、
    を備えるコンプレッサケーシングの加工方法であって、
    　前記突出部の内周には、前記入口流路の前記軸線方向に亘って一体的に入口内周面が形成され、
    　前記突出部には、該入口内周面の外周側に、該入口内周面の上流端よりも下流側から前記軸線方向でかつ前記周方向にキャビティが形成され、
    　前記キャビティを機械加工によって形成する工程を含むコンプレッサケーシングの加工方法。
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