离心压缩机及增压器

摘要

离心压缩机在形成于压缩机外壳(6)内部的吸气路(17)内收纳压缩机叶轮(10)，通过压缩机叶轮的旋转将从形成于压缩机外壳的吸气口流入吸气路的气体引导至扩散流路并进行压缩。离心压缩机具备形成于吸气路的内壁(17a)且在压缩机叶轮的旋转方向上延伸的偏流槽(18)，形成偏流槽的槽壁(18b)与吸气路的内壁的边界部(21)含有位于吸气的流通方向的上游侧的上游侧边界部(19)和位于流通方向的下游侧的下游侧边界部(20)，上游侧边界部位于比下游侧边界部靠压缩机叶轮的径向的内侧，偏流槽在上述流通方向上位于比上述叶轮靠上游侧。

权利要求

1.一种离心压缩机，其特征在于，具备：在内部具有吸气路的外壳；

收纳于上述吸气路内的叶轮；以及

形成于上述吸气路的内壁且沿上述叶轮的旋转方向延伸的偏流槽，形成上述偏流槽的槽壁与上述吸气路的内壁连续地连接的边界部包含：位于吸气的流通方向的上游侧的上游侧边界部；以及位于上述流通方向的下游侧的下游侧边界部，上述上游侧边界部位于比上述下游侧边界部在上述叶轮的径向上靠内侧，上述偏流槽的上述下游侧边界部在上述流通方向上位于比上述叶轮靠上游侧。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，上述上游侧边界部中，上述偏流槽的上述槽壁的切线方向与上述吸气路的内壁的切线方向所成的角度在90度以下。

3.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，上述下游侧边界部中，上述偏流槽的上述槽壁的切线方向与上述吸气路的内壁的切线方向所成的角度在90度以上。

4.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，上述下游侧边界部中，上述偏流槽的上述槽壁的切线方向与上述吸气路的内壁的切线方向所成的角度在90度以上。

5.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，上述偏流槽具备：从上述上游侧边界部与上述叶轮的径向平行地延伸的上游槽壁部；

以及从上述上游槽壁部延伸至上述下游侧边界部并且呈锐角地与上述上游槽壁部连接的下游槽壁部。

6.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，上述偏流槽具备：从上述上游侧边界部与上述叶轮的径向平行地延伸的上游槽壁部；

以及从上述上游槽壁部延伸至上述下游侧边界部并且呈锐角地与上述上游槽壁部连接的下游槽壁部。

7.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，上述偏流槽具备：从上述上游侧边界部与上述叶轮的径向平行地延伸的上游槽壁部；

以及从上述上游槽壁部延伸至上述下游侧边界部并且呈锐角地与上述上游槽壁部连接的下游槽壁部。

8.根据权利要求4所述的离心压缩机，其特征在于，上述偏流槽具备：从上述上游侧边界部与上述叶轮的径向平行地延伸的上游槽壁部；

以及从上述上游槽壁部延伸至上述下游侧边界部并且呈锐角地与上述上游槽壁部连接的下游槽壁部。

9.一种增压器，其特征在于，具备上述权利要求1～8中任一项所述的离心压缩机。

说明书

离心压缩机及增压器

技术领域

[0001] 本发明涉及利用叶轮的旋转来对吸气进行压缩的离心压缩机及增压器。

背景技术

[0002] 目前，已知如下的增压器，在一端设有涡轮叶轮而在另一端设有压缩机叶轮的主轴被旋转自如地支撑于轴承座。将这种增压器连接于发动机，利用从发动机排出的尾气使涡轮叶轮旋转，而且，通过该涡轮叶轮的旋转，经由主轴而使压缩机叶轮旋转。从而，增压器随着压缩机叶轮的旋转而压缩空气，并输出至发动机。

[0003] 增压器的压缩机叶轮侧作为所谓的离心压缩机发挥功能。一般，离心压缩机在吸气流量小的区域产生喘振。喘振是由于被压缩机叶轮压缩后的高压的吸气(气体)向作为低压侧的压缩机叶轮的上游侧逆流而产生的现象，该现象使离心压缩机的运转不稳定。因此，专利文献1记载的离心压缩机具有在收纳叶轮的外壳的内壁形成的槽(在专利文献1中为“环状凹槽”)。该槽形成为在压缩机叶轮的圆周方向上延伸的环状，且以跨越的方式位于该压缩机叶轮的叶片的前缘。在吸气流量小的区域逆流的吸气一旦达到环状凹槽，便沿着环状凹槽流动，从而将流向从逆流改变成顺流。由此，吸气的逆流产生的影响变小，抑制喘振的发生。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开昭58－18600号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的课题

[0008] 如上述的专利文献1所述，通过在外壳的内壁形成槽，能够抑制吸气的逆流的影响。但是，因为损失槽内的气流，所以期望开放能够抑制该损失的技术。

[0009] 本申请的目的在于提供能够降低因吸气的逆流而引起的压力损失的离心压缩机及增压器。

[0010] 用于解决课题的方案

[0011] 本公开的第一方案为一种离心压缩机，其宗旨在于，具备：在内部具有吸气路的外壳；

[0012] 收纳于吸气路内的叶轮；以及形成于吸气路的内壁且在叶轮的旋转方向上延伸的偏流槽，形成偏流槽的槽壁和吸气路的内壁连续地连接的边界部含有：位于吸气的流通方向的上游侧的上游侧边界部；以及位于流通方向的下游侧的下游侧边界部，上游侧边界部位于比下游侧边界部在叶轮的径向上靠内侧，偏流槽在流通方向上位于比叶轮靠上游侧。

[0013] 也可以上游侧边界部中的、偏流槽的槽壁及槽壁的切线方向中的一个与吸气路的内壁及内壁的切线方向中的一个所成的角度为90度以下。

[0014] 也可以下游侧边界部中、偏流槽的槽壁及槽壁的切线方向中的一个与吸气路的内壁及内壁的切线方向中的一个所成的角度为90度以上。

[0015] 也可以偏流槽具备：从上游侧边界部与叶轮的径向平行地延伸的上游槽壁部；以及从上游槽壁部延设至下游侧边界部且呈锐角与上游槽壁部连接的下游槽壁部。

[0016] 为了解决上述课题，本公开的增压器的特征在于具备上述离心压缩机。

[0017] 发明效果

[0018] 根据本公开，能够降低因吸气的逆流而引起的压力损失。

附图说明

[0019] 图1是本公开的实施方式的增压器的概要剖视图。

[0020] 图2是图1的虚线部分的提取图。

[0021] 图3是图2的两点划线部分的提取图。

[0022] 图4中 (a)～图4中 (c)是用于说明本实施方式的第一～第三变形例的图。

[0023] 图5中 (a)～图5中 (c)是用于说明本实施方式的第四～第六变形例的图。

[0024] 图6是用于说明本实施方式的第七变形例的图。

具体实施方式

[0025] 以下，一边参照附图，一边对本公开的实施方式详细地进行说明。该实施方式中所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只是用于使本公开的内容变得容易理解的示例。此外，在本说明书及附图中，对具有实质上相同的功能、结构的单元添加相同的符号，从而省略重复说明，另外，与本实施方式不存在直接关系的单元省略图示。

[0026] 图1是增压器C的概要剖视图。以下，将如图所示的箭头L设为表示增压器C的左侧的方向，将箭头R设为表示增压器C的右侧的方向来进行说明。如图1所示，增压器C具备增压器主体1。增压器主体1具有：轴承座2(外壳)；通过紧固螺栓3而连结于轴承座2的左侧的涡轮外壳4；以及通过紧固螺栓5而连结于轴承座2的右侧的压缩机外壳6(外壳)。它们被一体化。

[0027] 在轴承座2形成有在增压器C的左右方向上贯通的轴承孔2a。在该轴承孔2a收纳轴承7。轴承7旋转自如地支撑主轴8。在主轴8的左端部一体地固定有涡轮叶轮9，该涡轮叶轮9旋转自如地收纳于涡轮外壳4内。另外，在主轴8的右端部一体地固定有压缩机叶轮(叶轮)10，该压缩机叶轮10旋转自如地收纳于压缩机外壳6内。

[0028] 在压缩机外壳6形成有吸气口11。吸气口11向增压器C的右侧开口，且与空气过滤器(未图示)连接。另外，在轴承座2和压缩机外壳6通过紧固螺栓5而连结的状态下，这两外壳2、6的彼此对置的面形成对气体(例如空气) 进行升压的扩散流路12。扩散流路12从主轴8的径向内侧朝向外侧呈环状形成。扩散流路12在上述的径向内侧经由压缩机叶轮10而与吸气口11连通。

[0029] 另外，在压缩机外壳6设有压缩涡旋流路13。压缩涡旋流路13形成为环状，且位于比扩散流路12靠主轴8的径向外侧。压缩涡旋流路13与发动机的吸气口(未图示)连通。另外，压缩涡旋流路13也与扩散流路12连通。因此，当压缩机叶轮10旋转时，气体从吸气口11被吸入压缩机外壳6内而在压缩机叶轮10的叶片间流通，且在该过程中进行增速增压，在扩散流路12及压缩涡旋流路13升压(压力回复)后被引导至发动机。

[0030] 在涡轮外壳4形成有排出口14。排出口14在增压器C的左侧开口，且与尾气净化装置(未图示)连接。另外，在涡轮外壳4设有流路15和位于比该流路15靠主轴8的径向外侧的环状的涡轮涡旋流路16。涡轮涡旋流路16与对从发动机的排气岔管(未图示)排出的尾气进行引导的气体流入口(未图示) 连通。另外，涡轮涡旋流路16也与流路15连通。因此，尾气从气体流入口被引导至涡轮涡旋流路16，且经由流路15及涡轮叶轮9而被引导至排出口14。在该流通过程中，尾气使涡轮叶轮9旋转。涡轮叶轮9的旋转力经由主轴8 而传递至压缩机叶轮10，压缩机叶轮10由此而旋转。气体通过压缩机叶轮10 的旋转力而升压，并被引导至发动机。

[0031] 因此，增压器C中，压缩机外壳6侧的构成要素通过压缩机叶轮10的旋转而起到对从吸气口11引导至扩散流路12的吸气(气体)进行压缩的离心压缩机CC的功能。

[0032] 图2是图1的虚线部分的提取图。如图2所示，吸气路17是从吸气口11 连通到扩散流路12的气体的流路。吸气路17将从吸气口11所流入的吸气引导至扩散流路12。压缩机叶轮10收纳在吸气路17内。

[0033] 在吸气路17的内壁17a形成有偏流槽18。偏流槽18是在压缩机叶轮10 的旋转方向上延伸的环状的槽。偏流槽18在压缩机叶轮10的轴向上配置于比压缩机叶轮10靠吸气口11侧。换言之，偏流槽18在吸气的流通方向(从吸气口11朝向压缩机叶轮10的方向)上位于比压缩机叶轮10靠上游侧。详细而言，偏流槽18的端部18a(图2中的左侧的端部)位于比压缩机叶轮10的吸气口11侧的端部10a靠吸气口11侧。

[0034] 图3是图2的两点划线部分的提取图。如图3所示，形成偏流槽18的槽壁18b和吸气路17的内壁17a连续地连接的边界部含：位于吸气的流通方向的上游侧(图3中右侧)的上游侧边界部19；位于吸气的流通方向的下游侧 (图3中左侧)的下游侧边界部20。换言之，边界部通过槽壁18b和吸气路 17的内壁17a彼此连接而形成。另外，相比下游侧边界部20，上游侧边界部 19在压缩机叶轮10的径向上位于内侧(图3中下侧)。

[0035] 图3表示例如含有压缩机叶轮10的旋转轴的水平剖面。如该图所示，上游侧边界部19及下游侧边界部20具有曲面形状。

[0036] 就上游侧边界部19而言，槽壁18b的切线方向和吸气路17的内壁17a的切线方向所成的角度α在90度以下。

[0037] 在下游侧边界部20而言，槽壁18b的切线方向和吸气路17的内壁17a的切线方向所成的角度β在90度以上。

[0038] 偏流槽18的槽壁18b含有上游槽壁部18c和下游槽壁部18d。上游槽壁部18c是与压缩机叶轮10的径向平行地从上游侧边界部19延伸的部位。下游槽壁部18d是从下游侧边界部20延伸至上游槽壁部18c的部位。如图3所示，上游槽壁部18c及下游槽壁部18d的边界部21具有曲面形状。就边界部21而言，上游槽壁部18c及下游槽壁部18d各自的切线方向所成的角度γ为锐角。

[0039] 气体从吸气口11流入吸气路17，且朝向扩散流路12流动。即，如图3 中的空心箭头所示，气体朝向左侧流动。此时，在增压器C的吸气流量小的区域，如点横线的箭头所示，在吸气路17的内壁17a附近，被压缩机叶轮10 压缩后的高压的吸气的一部分向作为低压侧的压缩机叶轮10的上游侧逆流。

[0040] 如上所述地逆流的吸气因离心力而从吸气路17的内壁17a沿着偏流槽18 的槽壁18b流动。具体而言，在偏流槽18的内部，逆流的吸气从下游槽壁部 18d朝向上游槽壁部18c流动，从而流向变化(偏向)，与吸气的主流汇合。

[0041] 在本实施方式的偏流槽18中，向径向内侧突出的上游槽壁部18c作为逆流的“回流板(反射板)”而发挥功能，降低因与吸气的主流的合流而引起的干涉(混合损失)。因此，能够降低因吸气的逆流而引起的损失。

[0042] 另外，在压缩机叶轮10侧(吸气的逆流方向的上游侧)，因为叶轮的离心力的影响大，所以逆流的吸气流复杂且不稳定。另一方面，当吸气逆流至比压缩机叶轮10靠下游侧时，吸气流稳定。偏流槽18在压缩机叶轮10的轴向上配置于比压缩机叶轮10靠吸气口11侧，因此能够抑制因流入偏流槽18的流而引起的与壁面的摩擦阻力。其结果，提高压力损失的降低效果。

[0043] 图4中 (a)～图4中 (c)是用于说明第一～第三变形例的图。如图4中 (a)所示，在第一变形例的偏流槽28中，与上述的实施方式同样，角度α为锐角。另一方面，角度β变成锐角。

[0044] 如图4中 (b)所示，在第二变形例的偏流槽38中，角度α在90度以下，而角度β成为直角。

[0045] 如图4中 (c)所示，在第三变形例的偏流槽48中，与上述的实施方式同样，角度α在90度以下，角度β在90度以上。但是，偏流槽48的槽壁48b如图4所示地具有曲面形状。

[0046] 图5中 (a)～图5中 (c)是用于说明第四～第六变形例的图。如图5中 (a)所示，在第四变形例的偏流槽58中，角度α在90度以下，角度β为直角，角度γ成为锐角。另外，上游槽壁部58c相对于压缩机叶轮10的径向倾斜，下游槽壁部58d与压缩机叶轮10的径向平行。

[0047] 如图5中 (b)所示，在第五变形例的偏流槽68中，与上述的实施方式同样，角度α在90度以下，角度β在90度以上。然而，与上述的实施方式不同，在上游槽壁部68c与下游槽壁部68d之间形成有在压缩机叶轮10的旋转轴方向上延伸的底面68e。

[0048] 如图5中 (c)所示，在第六变形例的偏流槽78中，角度α在90度以下，角度β在90度以上。然后，上游槽壁部78c与压缩机叶轮10的径向平行。

[0049] 如上所述，上游侧边界部19只要位于比下游侧边界部20靠压缩机叶轮 10的径向的内侧，本公开的偏流槽的形状就能够进行各种变形。也就是，只要满足上述的条件，偏流槽的形状不限于图示的形状。

[0050] 例如，在上述的实施方式中，上游侧边界部19、下游侧边界部20以及上游槽壁部18c及下游槽壁部18d的边界部21如图3所示地呈曲面形状。但是，在图3所示的剖面中，也可以上游侧边界部19中的、上游槽壁部18c及吸气路17的内壁17a的任意一个具有用曲线表示的形状，而任意另一个呈用直线表示的形状。或者，在图3所示的剖面中，也可以双方均呈用直线表示的形状。

[0051] 同样地，在图3所示的剖面中，可以下游侧边界部20中的下游槽壁部18d 及吸气路17的内壁17a的任意一个呈用曲线表示的形状而任意另一个呈用直线表示的形状。另外，在图3所示的剖面中，也可以双方均具有用直线表示的形状。

[0052] 同样地，在图3所示的剖面中，可以上游槽壁部18c及下游槽壁部18d的边界部21中的上游槽壁部18c及下游槽壁部18d的任意一个具有用曲线表示的形状而任意另一个具有用直线表示的形状。另外，在图3所示的剖面中，也可以双方均具有用直线表示的形状。

[0053] 不管怎样，角度α为上游侧边界部19中的、上游槽壁部18c及上游槽壁部18c的切线方向中的一个和吸气路17的内壁17a及内壁17a的切线方向中的一个所成的角度。

[0054] 另外，角度β为下游侧边界部20中的、下游槽壁部18d及下游槽壁部18d 的切线方向中的一个和吸气路17的内壁17a及内壁17a的切线方向中的一个所成的角度。

[0055] 另外，角度γ为上游槽壁部18c及下游槽壁部18d的边界部21中的、上游槽壁部18c及上游槽壁部18c的切线方向中的一个和下游槽壁部18d及下游槽壁部18d的切线方向中的一个所成的角度。

[0056] 另外，在上述的实施方式及变形例中，虽然对角度α在90度以下的情况进行了说明，但是角度α也可以为钝角。只是，如上述的实施方式及变形例地将角度α设为90度以下，从而相比设为钝角的情况，能够使从偏流槽18、28、 38、48、58、68、78内汇合的吸气的主流的方向沿着来自偏流槽18、28、38、 48、58、68、78的流向而降低混合损失。即，通过偏流槽18、28、38、48、 58、68、78，得到稳定的偏向效果(作为导流器的功能)。

[0057] 另外，在上述的实施方式及第二～第六变形例中，对角度β为90度以上的情况进行了说明，但是，角度β也可以为锐角。只是，通过如上述的实施方式及第二～第六变形例地将角度β设为90度以上，相比角度β为锐角的情况，能够形成易于引导在偏流槽18、38、48、58、68、78内逆流的吸气的形状。

[0058] 另外，在上述的实施方式中，对上游槽壁部18c与压缩机叶轮10的径向平行地延伸且角度γ为锐角的情况进行了说明。但是，如第四变形例所示，上游槽壁部58c也可以相对于压缩机叶轮10的径向倾斜。只是，通过使上游槽壁部58c与压缩机叶轮10的径向平行地延伸而将角度γ设置成锐角，能够使从偏流槽18向主流汇合的吸气的方向沿着主流的流向而降低混合损失。

[0059] 另外，如上述的实施方式及第四变形例一样，利用V字型的刻痕来形成偏流槽18、58，从而能够将偏流槽18的湿缘(表面积)抑制得小，降低与在偏流槽18内流动的吸气的摩擦损失。

[0060] 另外，如上述的第三变形例一样，通过将偏流槽48形成为曲面形状，在偏流槽48内难以产生吸气的沉淀(滞留)，能够降低压力损失。

[0061] 图6是用于说明第七变形例的图，是第七变形例的与图2对应的部位的提取图。如图6所示，第七变形例的压缩机外壳6由主体部6a和环状部件6b构成。在主体部6a中的吸气路17的内壁17a从吸气口11侧依次形成有大径部 17b小径部17c。相比小径部17c，大径部17b的内径大，在大径部17b与小径部17c的边界形成有向越向吸气口11侧而内径越变大的方向倾斜的锥形部 17d。

[0062] 环状部件6b嵌入大径部17b而固定。在环状部材6b嵌入大径部17b时，环状部件6b的内周侧的端部6c的比锥形部17d靠压缩机叶轮10的径向的位置位于内侧。此时，由锥形部17d和环状部材6b形成的槽为偏流槽88。

[0063] 从而，即使在压缩机外壳6由主体部6a和环形部件6b构成的情况下，也能够与上述的实施方式同样地降低因吸气的逆流而引起的损失。另外，只要在组装环状部件6b前加工锥形部17d就能够形成偏流槽88，因此能够提高加工性。而且，仅通过更换安装环状部件6b，就能够容易地变更环状部件6b的端部6c的径向位置。

[0064] 以上，一边参照附图，一边对本公开的实施方式进行了说明，但是，自不必说，本申请不限定于该实施方式。只要是本领域技术人员都明白，在权利要求书记载的范畴内，能够想到各种变更例及修正例，而且应当了解，这些自然也属于本申请的技术性范围。