離心壓縮機(jī)及增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用離心力對(duì)空氣等流體進(jìn)行壓縮的離心壓縮機(jī)等。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，對(duì)于在增壓器、燃?xì)廨啓C(jī)、工業(yè)用空氣設(shè)備等中使用的離心壓縮機(jī)進(jìn)行了各種研究開(kāi)發(fā)(參照專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2)。
[0003]—般的離心壓縮機(jī)具備壓縮機(jī)殼。該壓縮機(jī)殼在內(nèi)側(cè)具有套罩。在壓縮機(jī)殼內(nèi)繞其軸心可旋轉(zhuǎn)地設(shè)有壓縮機(jī)葉輪。壓縮機(jī)葉輪具備輪轂(壓縮機(jī)盤)。該輪轂的輪轂面從軸向一端側(cè)(壓縮機(jī)葉輪的軸向一端側(cè))向半徑方向(壓縮機(jī)葉輪的半徑方向)外側(cè)延伸。另外，在輪轂面上，多個(gè)壓縮機(jī)葉片沿周向隔開(kāi)間隔地一體設(shè)置，各壓縮機(jī)葉片的頂端緣沿著壓縮機(jī)殼的套罩延伸。
[0004]在壓縮機(jī)殼上的壓縮機(jī)葉輪的入口側(cè)(上游側(cè))形成有流體引入口(流體引入流路)，其用于將空氣等流體引入壓縮機(jī)殼內(nèi)。另外，在壓縮機(jī)殼內(nèi)的壓縮機(jī)葉輪的出口側(cè)(下游側(cè))形成有環(huán)狀的擴(kuò)散器(擴(kuò)散器流路)，其使壓縮的流體(壓縮空氣等壓縮流體)減速并升壓。并且，靜壓回復(fù)性高的擴(kuò)散器通常具有:環(huán)狀的平行部(并行部)；以及在平行部的半徑方向內(nèi)側(cè)連續(xù)地形成的環(huán)狀的節(jié)流部。在平行部上，位于套罩側(cè)的壁面及位于輪轂側(cè)的壁面相對(duì)于半徑方向平行(并行)地設(shè)置。另一方面，在節(jié)流部上，位于套罩側(cè)的壁面朝向半徑方向外側(cè)逐漸接近位于輪轂側(cè)的壁面。
[0005]在壓縮機(jī)殼內(nèi)的擴(kuò)散器的出口側(cè)與擴(kuò)散器連通地形成有渦旋狀的壓縮機(jī)渦管(壓縮機(jī)渦管流路)。并且，在壓縮機(jī)殼的適當(dāng)位置上與壓縮機(jī)渦管連通地形成有流體排出口(流體排出流路)，其用于將壓縮的流體排出到壓縮機(jī)殼的外側(cè)。
[0006]另外，本發(fā)明的相關(guān)先行技術(shù)如專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3所示。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2013 - 199941號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2007 - 309169號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本專利第5050511號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明所要解決的課題
[0013]然而，近年來(lái)為了避免離心壓縮機(jī)的大流量側(cè)的工作區(qū)域上的壓縮機(jī)性能降低、并抑制離心壓縮機(jī)的脈動(dòng)，使離心壓縮機(jī)的工作區(qū)域向小流量側(cè)擴(kuò)大的需求正日益強(qiáng)烈。
[0014]為此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠滿足上述需求的離心壓縮機(jī)等。
[0015]用于解決課題的方法
[0016]本發(fā)明的第一方式是一種離心壓縮機(jī)，其特征在于，具備:殼，其在內(nèi)側(cè)具有套罩；葉輪，其能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在上述殼內(nèi)；流體的引入口，其與上述葉輪的入口側(cè)連通；擴(kuò)散器，其與上述葉輪的出口側(cè)連通；上述流體的排出口 ；以及渦旋狀的渦管，其使從上述葉輪經(jīng)由上述擴(kuò)散器流出的流體向上述排出口流通，上述擴(kuò)散器包含:第一壁，其向半徑方向外側(cè)延伸；以及第二壁，其包含從上述套罩朝向上述半徑方向外側(cè)以逐漸接近上述第一壁的方式延伸的錐面以及從上述錐面朝向上述半徑方向外側(cè)以與上述第一壁平行的方式延伸的平行面，上述第二壁的上述錐面包含:流路面積最小部，其與上述第一壁一起使上述擴(kuò)散器的流路面積最?。灰约巴共?，其與上述錐面一體地形成且比上述流路面積最小部靠近上述葉輪的上述出口側(cè)，并具有向上述擴(kuò)散器的流路突出的曲面。
[0017]另外，在本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)及專利請(qǐng)求范圍內(nèi)，所謂“流體”是包含空氣等氣體的意思，“設(shè)置”是除了直接設(shè)置以外也包含介由其它部件間接設(shè)置的意思，“一體設(shè)置”是包含一體形成的意思。并且，所謂“軸向”是指壓縮機(jī)葉輪的軸向，“半徑方向”是指壓縮機(jī)葉輪的半徑方向。并且，所謂“套罩側(cè)壁面”是指位于使壓縮機(jī)殼的套罩向半徑方向外側(cè)延長(zhǎng)的一面?zhèn)鹊谋诿妫拜嗇瀭?cè)壁面”是指位于使壓縮機(jī)盤的輪轂面向半徑方向外側(cè)延長(zhǎng)的一面?zhèn)鹊谋诿?，“子午面”是指包含壓縮機(jī)葉輪的軸心的平面。另外，所謂“上游”是指從流體的主流的流動(dòng)方向觀察時(shí)的上游，“下游”是指從流體的主流的流動(dòng)方向觀察時(shí)的下游。
[0018]本發(fā)明的第二方式是一種增壓器，其利用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的壓力能，對(duì)向上述發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)供給的空氣進(jìn)行增壓，上述增壓器的特征在于，具備第一方式的離心壓縮機(jī)。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠充分確保離心壓縮機(jī)的阻塞流量，并能夠在離心壓縮機(jī)的小流量側(cè)的工作區(qū)域上，抑制在壓縮機(jī)葉輪的上游側(cè)生成的逆流區(qū)域的擴(kuò)大。因此，能夠避免離心壓縮機(jī)的大流量側(cè)的工作區(qū)域上的壓縮機(jī)性能降低、并抑制離心壓縮機(jī)的脈動(dòng)，能夠使離心壓縮機(jī)的工作區(qū)域進(jìn)一步向小流量側(cè)擴(kuò)大。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是圖3的向視部I的放大圖，示出了本發(fā)明實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)中的擴(kuò)散器。
[0022]圖2(a)及圖2(b)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)中的擴(kuò)散器的變形例的圖。
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的離心壓縮機(jī)的正剖視圖(子午面視圖)。
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施方式的車輛用增壓器的正剖視圖。
[0025]圖5(a)是表示發(fā)明例的情況、以往例的情況及比較例的情況中的擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)的子午面視圖，圖5(b)是表示發(fā)明例的情況、以往例的情況及比較例的情況中的擴(kuò)散器的半徑方向位置與流路面積的關(guān)系的圖。
[0026]圖6是表示在小流量側(cè)的工作區(qū)域上在壓縮機(jī)葉輪的上游側(cè)生成的逆流區(qū)域的圖。
[0027]圖7是表示發(fā)明例的情況、以往例的情況及比較例的情況中的流量與壓力比的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明基于新得到的如下見(jiàn)解。
[0029]圖5(a)是表示發(fā)明例的情況、以往例的情況及比較例的情況中的擴(kuò)散器43及其周圍結(jié)構(gòu)的子午面視圖，示出了數(shù)值流體(CFD -Computat1nal Fluid Dynamics)解析中假想設(shè)定的流路。圖5(b)是表示發(fā)明例的情況、以往例的情況及比較例的情況中的擴(kuò)散器的半徑方向位置與流路面積的關(guān)系的圖。圖中的“D1”表示軸向、“D2”表示半徑方向。另外，圖中的F表示流體的主流的流動(dòng)方向。
[0030]在圖5 (a)中如實(shí)線所示，發(fā)明例的擴(kuò)散器43具備節(jié)流部51，其具有突出地形成有凸部53的套罩側(cè)壁面51s (43s)。凸部53的表面具有曲面形狀。并且，子午面上的凸部53的半徑方向外側(cè)的端緣，形成有切線方向不連續(xù)地變化的不連續(xù)點(diǎn)。
[0031]另一方面，在圖5(a)中如雙點(diǎn)劃線所示，以往例的擴(kuò)散器43的節(jié)流部51具有未形成凸部53的套罩側(cè)壁面51c。并且，在圖5(a)中如虛線所示，比較例的擴(kuò)散器43的節(jié)流部51具有套罩側(cè)壁面51p，而該套罩側(cè)壁面51p沒(méi)有凸部53且形成為與以往例的情況相比節(jié)流部51的流路寬度以與發(fā)明例的凸部53的突出量相當(dāng)?shù)某潭茸冋Ａ硗?，除了套罩?cè)壁面以外的形狀在發(fā)明例、以往例及比較例中是共通的。并且，如圖5(b)所示，擴(kuò)散器43的流路面積在各例中都是在節(jié)流部51的出口或節(jié)流部的出口的近前側(cè)最小。
[0032]圖6示出了針對(duì)假想設(shè)定了圖5 (a)所示的發(fā)明例、以往例及比較例的各流路的離心壓縮機(jī)的數(shù)值流體解析的結(jié)果。具體而言，圖6示出了壓縮機(jī)葉輪在小流量側(cè)的工作區(qū)域上動(dòng)作時(shí)的、在壓縮機(jī)葉輪的上游側(cè)生成的逆流區(qū)域。另外，在圖6中，“P1”是發(fā)明例的逆流區(qū)域的末端、“P2”是以往例的逆流區(qū)域的末端、“P3”是比較例的逆流區(qū)域的末端。
[0033]如圖6所示，由該解析結(jié)果可見(jiàn)，與以往例及比較例相比，發(fā)明例的離心壓縮機(jī)能夠抑制在小流量側(cè)的工作區(qū)域上在壓縮機(jī)葉輪35的上游側(cè)生成的逆流區(qū)域的擴(kuò)大。這可以認(rèn)為是由于凸部5