特許 6798613 遠心圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6798613

(24)【登録日】2020年11月24日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20201130BHJP

   F04D 29/44 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/42 H

   F04D29/44 P

   F04D29/44 X

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-514413(P2019-514413)

(86)(22)【出願日】2018年4月17日

(86)【国際出願番号】JP2018015851

(87)【国際公開番号】WO2018198879

(87)【国際公開日】20181101

【審査請求日】2019年10月2日

(31)【優先権主張番号】特願2017-86557(P2017-86557)

(32)【優先日】2017年4月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 貴大

(72)【発明者】

【氏名】沼倉 龍介

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３４２６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２４５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８９１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４４０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０４２１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３０５４５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−８５０９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／４２

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インペラと、
前記インペラが配され、前記インペラの回転軸方向に延在する主流路と、
上流連通路および前記上流連通路よりも前記インペラ側に設けられる下流連通路を介して前記主流路と連通し、前記回転軸方向に延在する環状の副流路と、
前記副流路に固定され、前記インペラの回転方向に互いに離隔して配されるＮ個の第１仕切部と、
前記副流路のうち、前記第１仕切部より前記上流連通路側に固定され、前記回転方向に互いに離隔して配されるＭ個（ただし、Ｎ−４≦Ｍ≦Ｎ＋４）の第２仕切部と、
を備える遠心圧縮機。

【請求項2】

前記第１仕切部の前記回転方向の厚みは、前記第２仕切部の前記回転方向の厚みの５倍以内である請求項１に記載の遠心圧縮機。

【請求項3】

前記下流連通路は、複数の前記第１仕切部の間に開口する請求項１または２に記載の遠心圧縮機。

【請求項4】

前記上流連通路のうち、前記インペラから離隔する側の内壁面は、前記主流路に近いほど、前記インペラに近づく向きに傾斜する請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。

【請求項5】

前記第２仕切部は、前記インペラの径方向に延在している請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、主流路と連通する副流路が形成された遠心圧縮機に関する。本出願は、２０１７年４月２５日に提出された日本特許出願第２０１７−０８６５５７号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

【背景技術】

【0002】

遠心圧縮機においては、主流路と連通する副流路が形成される場合がある。主流路には、コンプレッサインペラが配される。主流路と副流路は、上流連通路および下流連通路によって連通する。流量が小さい領域では、コンプレッサインペラで圧縮された高圧の空気は、下流連通路および副流路を逆流する。逆流した空気は、上流連通路から主流路に還流する。こうして、見かけ上の流量が増加するため、小流量側の作動領域が拡大する。

【0003】

特許文献１に記載された遠心圧縮機では、副流路に固定ベーンおよび可動ベーンが設けられる。可動ベーンは、固定ベーンよりインペラから離隔する側に配される。可動ベーンによって副流路が開閉される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４７９８４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記の固定ベーンのように第１仕切部が配され、可動ベーンの代わりに、第２仕切部を固定して配置する場合がある。第１仕切部および第２仕切部は、インペラの回転方向に離隔して複数配される。下流連通路から副流路に流入した空気は、旋回速度成分を有する。第１仕切部および第２仕切部によって旋回速度成分が抑えられ、作動領域が拡大する。しかし、第１仕切部の数に対して第２仕切部の数が適切でないと、圧力損失が大きくなってしまう。

【0006】

本開示の目的は、圧力損失を低減することが可能な遠心圧縮機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る遠心圧縮機は、インペラと、インペラが配され、インペラの回転軸方向に延在する主流路と、上流連通路および上流連通路よりもインペラ側に設けられる下流連通路を介して主流路と連通し、回転軸方向に延在する環状の副流路と、副流路に固定され、インペラの回転方向に互いに離隔して配されるＮ個の第１仕切部と、副流路のうち、第１仕切部より上流連通路側に固定され、回転方向に互いに離隔して配されるＭ個（ただし、Ｎ−４≦Ｍ≦Ｎ＋４）の第２仕切部と、を備える。

【0008】

第１仕切部の回転方向の厚みは、第２仕切部の回転方向の厚みの５倍以内であってもよい。

【0009】

下流連通路は、複数の第１仕切部の間に開口してもよい。

【0010】

上流連通路のうち、インペラから離隔する側の内壁面は、主流路に近いほど、インペラに近づく向きに傾斜してもよい。

【0011】

第２仕切部は、インペラの径方向に延在してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、圧力損失を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】過給機の概略断面図である。

【図2】図１の破線部分の抽出図である。

【図3】主流路の流量と副流路の流量との関係を説明するための図である。

【図4】図４（ａ）は、図２のＩＶａ−ＩＶａ線における断面図である。図４（ｂ）は、図２のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。

【図5】リブの数およびフィンの数に応じた圧縮効率の測定結果の一例である。

【図6】図５に示す測定結果に基づく第１のグラフである。

【図7】図５に示す測定結果に基づく第２のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0015】

図１は、過給機Ｃの概略断面図である。図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。過給機Ｃのうち、後述するコンプレッサインペラ９（インペラ）側は、遠心圧縮機として機能する。以下では、遠心圧縮機の一例として、過給機Ｃについて説明する。ただし、遠心圧縮機は、過給機Ｃに限られない。遠心圧縮機は、過給機Ｃ以外の装置に組み込まれてもよいし、単体であってもよい。

【0016】

図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備える。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２を備える。ベアリングハウジング２の左側には、締結ボルト３によってタービンハウジング４が連結される。ベアリングハウジング２の右側には、締結ボルト５によってコンプレッサハウジング１００が連結される。

【0017】

ベアリングハウジング２には、軸受孔２ａが形成されている。軸受孔２ａは、過給機Ｃの左右方向に貫通する。軸受孔２ａに軸受６が設けられる。図１では、軸受６の一例としてフルフローティング軸受を示す。ただし、軸受６は、セミフローティング軸受や転がり軸受など、他のラジアル軸受であってもよい。軸受６によって、シャフト７が回転自在に軸支されている。シャフト７の左端部にはタービンインペラ８が設けられる。タービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、シャフト７の右端部にはコンプレッサインペラ９が設けられる。コンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング１００内に回転自在に収容されている。

【0018】

コンプレッサハウジング１００には、ハウジング穴１１０が形成される。ハウジング穴１１０は、過給機Ｃの右側に開口する。ハウジング穴１１０には取付部材２００が配される。コンプレッサハウジング１００および取付部材２００によって主流路１０が形成される。主流路１０は、過給機Ｃの右側に開口する。主流路１０は、コンプレッサインペラ９の回転軸方向（以下、単に回転軸方向と称す）に延在する。主流路１０は、不図示のエアクリーナに接続される。コンプレッサインペラ９は、主流路１０に配される。

【0019】

上記のように、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング１００が連結された状態では、ディフューザ流路１１が形成される。ディフューザ流路１１は、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング１００の対向面によって形成される。ディフューザ流路１１は、空気を昇圧する。ディフューザ流路１１は、シャフト７の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路１１は、上記の径方向内側において主流路１０に連通している。

【0020】

また、コンプレッサハウジング１００には、コンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、環状である。コンプレッサスクロール流路１２は、例えば、ディフューザ流路１１よりもシャフト７の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１２は、不図示のエンジンの吸気口と連通する。コンプレッサスクロール流路１２は、ディフューザ流路１１にも連通している。コンプレッサインペラ９が回転すると、主流路１０からコンプレッサハウジング１００内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ９の翼間を流通する過程において、加速加圧される。加速加圧された空気は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。

【0021】

タービンハウジング４には、吐出口１３が形成されている。吐出口１３は、過給機Ｃの左側に開口する。吐出口１３は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング４には、流路１４と、タービンスクロール流路１５とが設けられている。タービンスクロール流路１５は環状である。タービンスクロール流路１５は、例えば、流路１４よりもタービンインペラ８の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路１５は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。ガス流入口は、上記の流路１４にも連通している。ガス流入口からタービンスクロール流路１５に導かれた排気ガスは、流路１４およびタービンインペラ８の翼間を介して吐出口１３に導かれる。吐出口１３に導かれた排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させる。

【0022】

そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、シャフト７を介してコンプレッサインペラ９に伝達される。上記のとおりに、空気は、コンプレッサインペラ９の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。

【0023】

図２は、図１の破線部分の抽出図である。図２に示すように、ハウジング穴１１０には、隔壁部１２０が形成される。隔壁部１２０は、環状である。隔壁部１２０は、回転軸方向に延在する。隔壁部１２０は、ハウジング穴１１０の内周面から径方向内側に離隔する。ハウジング穴１１０の内周面および隔壁部１２０の外周面は、回転軸方向に平行である。ただし、ハウジング穴１１０の内周面および隔壁部１２０の外周面は、回転軸方向に対して傾斜していてもよいし、互いに平行でなくともよい。

【0024】

ハウジング穴１１０の底面１１１には、突出部１３０が形成される。突出部１３０は、環状である。突出部１３０は、回転軸方向に延在する。突出部１３０は、ハウジング穴１１０の内周面から径方向内側に離隔する。突出部１３０の外周面は、回転軸方向に平行である。ただし、突出部１３０の外周面は、回転軸方向に対して傾斜していてもよい。

【0025】

隔壁部１２０の外周面および突出部１３０の外周面は面一である。ただし、隔壁部１２０の外径は、突出部１３０の外径より大きくてもよいし、小さくてもよい。隔壁部１２０のうち、図２中、左側（突出部１３０側）の端面１２１と、突出部１３０のうち、図２中、右側（隔壁部１２０側）の端面１３１とは、回転軸方向に離隔している。隔壁部１２０の端面１２１と、突出部１３０の端面１３１との間にスリット（後述する下流連通路３１０）が形成される。

【0026】

ハウジング穴１１０には、リブ１４０（第１仕切部）が形成される。リブ１４０は、隔壁部１２０の周方向（コンプレッサインペラ９の回転方向）に離隔して複数配される。図２では、理解を容易とするため、リブ１４０をクロスハッチングで示す。リブ１４０は、ハウジング穴１１０の底面１１１に一体成型される。リブ１４０は、底面１１１から、図２中、右側（後述するフィン側）に突出する。リブ１４０は、ハウジング穴１１０の内周面、および、隔壁部１２０の外周面にも一体成型される。すなわち、隔壁部１２０は、コンプレッサハウジング１００に一体成型される。隔壁部１２０は、リブ１４０によって、ハウジング穴１１０との間に間隙を維持した状態で保持されている。ただし、隔壁部１２０は、コンプレッサハウジング１００と別体で形成されて、コンプレッサハウジング１００に取り付けられてもよい。

【0027】

隔壁部１２０には、隔壁孔１２２が形成される。隔壁孔１２２は、隔壁部１２０を回転軸方向に貫通する。隔壁孔１２２には、大径部１２２ａ、縮径部１２２ｂ、小径部１２２ｃが形成される。大径部１２２ａは、隔壁部１２０のうち、図２中、右側（突出部１３０と反対側）の端面１２３に開口する。大径部１２２ａに対し、図２中、左側（突出部１３０側）に縮径部１２２ｂが連続する。縮径部１２２ｂは、図２中、左側（突出部１３０側）に向って、内径が小さくなる。小径部１２２ｃの内径は、大径部１２２ａの内径より小さい。縮径部１２２ｂに対し、図２中、左側（突出部１３０側）に小径部１２２ｃが連続する。ここでは、大径部１２２ａ、縮径部１２２ｂ、小径部１２２ｃが形成される場合について説明した。ただし、隔壁孔１２２が形成されていれば、その形状は問わない。

【0028】

コンプレッサハウジング１００には、突出孔１３２が形成される。突出孔１３２は、突出部１３０を回転軸方向に貫通する。突出孔１３２は、隔壁孔１２２と対向する。突出孔１３２および隔壁孔１２２には、コンプレッサインペラ９の一部が配される。突出孔１３２の内周面は、コンプレッサインペラ９の外形に沿う。突出孔１３２は、図２中、右側（隔壁孔１２２側）ほど、内径が小さくなる。隔壁孔１２２および突出孔１３２は、上記の主流路１０の一部を形成する。

【0029】

コンプレッサハウジング１００のうち、図２中、右側（タービンインペラ８と反対側）の端面１００ａには、ハウジング穴１１０が開口する。上記のように、ハウジング穴１１０には、取付部材２００が配される。取付部材２００の本体部２１０は、例えば、環状である。本体部２１０は、環状に限らず、例えば、周方向の一部が切り欠かれていてもよい。

【0030】

本体部２１０は、例えば、ハウジング穴１１０に圧入される。こうして、取付部材２００がコンプレッサハウジング１００に取り付けられる。ただし、取付部材２００は、ボルトなどの締結部材でコンプレッサハウジング１００に取り付けられてもよい。取付部材２００は、コンプレッサハウジング１００に接合されてもよい。

【0031】

本体部２１０には取付孔２１１が形成される。取付孔２１１は、本体部２１０を回転軸方向に貫通する。取付孔２１１は、隔壁孔１２２と回転軸方向に連続する。取付孔２１１には、縮径部２１１ａおよび平行部２１１ｂが形成される。縮径部２１１ａは、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）に向って、内径が小さくなる。平行部２１１ｂは、縮径部２１１ａよりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）に位置する。平行部２１１ｂは、回転軸方向に亘って内径が大凡一定である。取付孔２１１の平行部２１１ｂの内径は、隔壁孔１２２の大径部１２２ａの内径と大凡等しい。ここでは、縮径部２１１ａ、平行部２１１ｂが形成される場合について説明した。ただし、取付孔２１１が形成されていれば、その形状は問わない。

【0032】

取付部材２００の本体部２１０のうち、図２中、右側（コンプレッサインペラ９と反対側）の端面２１２には、取付孔２１１が開口する。コンプレッサハウジング１００の端面１００ａと、取付部材２００の端面２１２とは、例えば、面一である。ただし、コンプレッサハウジング１００の端面１００ａは、取付部材２００の端面２１２よりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）に位置してもよい。すなわち、取付部材２００は、ハウジング穴１１０から、図２中、右側（コンプレッサインペラ９から離隔する側）に突出してもよい。取付部材２００の端面２１２は、コンプレッサハウジング１００の端面１００ａよりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）に位置してもよい。

【0033】

取付部材２００の本体部２１０のうち、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）の端面２１３は、テーパ面となっている。端面２１３は、径方向内側に向うほど、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）に位置する。取付部材２００の端面２１３と、隔壁部１２０の端面１２３とは、回転軸方向に離隔する。端面２１３のうち、径方向内側の一部は、隔壁部１２０の端面１２３に回転軸方向に対向する。隔壁部１２０の端面１２３と、取付部材２００の端面２１３との間に空隙（後述する上流連通路３２０）が形成される。

【0034】

端面２１３には、フィン２２０（第２仕切部）が形成される。フィン２２０は、本体部２１０の周方向（コンプレッサインペラ９の回転方向）に離隔して複数配される。図２では、理解を容易とするため、フィン２２０をリブ１４０よりも目の粗いクロスハッチングで示す。フィン２２０は、例えば、取付部材２００に一体成型される。ただし、フィン２２０は、取付部材２００と別体に形成され、取付部材２００に取り付けられてもよい。副流路３００において、フィン２２０の位置は固定される。

【0035】

フィン２２０は、内周部２２１および外周部２２２を有する。外周部２２２は、内周部２２１より、径方向外側に位置する。内周部２２１は、外周部２２２に対して径方向に連続する。内周部２２１は、フィン２２０のうち、隔壁部１２０の端面１２３に面する部位である。内周部２２１は、端面２１３から、隔壁部１２０の端面１２３まで延在する。内周部２２１の内周端２２１ａは、取付部材２００の平行部２１１ｂの内周面、および、隔壁部１２０の大径部１２２ａの内周面と、大凡面一である。ただし、内周部２２１の内周端２２１ａは、取付部材２００の平行部２１１ｂの内周面、および、隔壁部１２０の大径部１２２ａの内周面より、径方向外側に位置してもよい。外周部２２２は、内周部２２１よりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側）まで延在する。外周部２２２は、隔壁部１２０の外周面とハウジング穴１１０の内周面との間隙に突出する。

【0036】

主流路１０は、取付孔２１１、隔壁孔１２２、突出孔１３２を含んで構成される。副流路３００は、主流路１０の径方向外側に形成される。副流路３００は、突出部１３０の外周面および隔壁部１２０の外周面と、ハウジング穴１１０の内周面との間隙を含んで構成される。副流路３００は、環状に延在する。副流路３００は、下流連通路３１０と上流連通路３２０を有する。下流連通路３１０は、隔壁部１２０の端面１２１と、突出部１３０の端面１３１によって形成される。上流連通路３２０は、隔壁部１２０の端面１２３と、取付部材２００の端面２１３と、周方向に隣り合うフィン２２０（内周部２２１）によって形成される。したがって、上流連通路３２０は、周方向に離隔して複数形成される。

【0037】

上流連通路３２０は、主流路１０に連通する。下流連通路３１０は、上流連通路３２０よりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ９側、主流路１０の流れ方向の下流側）で、主流路１０に連通する。

【0038】

上記のように、取付部材２００の端面２１３がテーパ面となっている。すなわち、上流連通路３２０のうち、図２中、右側（コンプレッサインペラ９から離隔する側、端面１００ａ側）の内壁面３２１は、主流路１０に近いほど（径方向内側に向うほど）、コンプレッサインペラ９に近づく向きに（端面１２３に向かって）傾斜する。内壁面３２１は、図２に示す断面形状が直線形状であってもよいし、湾曲形状であってもよい。内壁面３２１が傾斜しているため、上流連通路３２０を逆流する空気は、主流路１０を流れる空気に沿って合流する。これにより、圧力損失が低減する。ただし、内壁面３２１は、径方向に平行に延在してもよい。内壁面３２１は、主流路１０に近いほど（径方向内側に向うほど）、コンプレッサインペラ９から離隔する向きに（端面１２３から離れる向きに）傾斜してもよい。

【0039】

リブ１４０は、副流路３００のうち、下流連通路３１０側に設けられる。下流連通路３１０は、周方向に離隔する複数のリブ１４０の間に開口する。下流連通路３１０のうち、径方向外側の端部は、複数のリブ１４０の間に開口する。例えば、リブ１４０が底面１１１からフィン２２０側に離隔して配され、下流連通路３１０がリブ１４０よりも、図２中、左側に開口する場合、下流連通路３１０から逆流する空気が、リブ１４０のうち、底面１１１側の端部に衝突して、剥離が生じるおそれがある。下流連通路３１０のうち、径方向外側の端部が、複数のリブ１４０の間に開口することで、このような剥離が回避される。ただし、他の設計条件によって剥離の影響が問題にならない範囲に抑えられるのであれば、下流連通路３１０がリブ１４０よりも、図２中、左側に開口してもよい。

【0040】

下流連通路３１０は、コンプレッサインペラ９に対向する。下流連通路３１０のうち、径方向内側の端部は、コンプレッサハウジング１００のうち、コンプレッサインペラ９に径方向に対向する内周面に開口する。

【0041】

下流連通路３１０は、例えば、径方向に平行に延在する。ただし、下流連通路３１０は、径方向に対して傾斜してもよい。下流連通路３１０は、径方向外側に向うにしたがって、図２中、右側（上流連通路３２０側）となる向きに傾斜してもよい。下流連通路３１０は、径方向外側に向うにしたがって、図２中、左側（上流連通路３２０と反対側）となる向きに傾斜してもよい。

【0042】

フィン２２０は、副流路３００のうち、上流連通路３２０側に設けられる。フィン２２０のうち、外周部２２２は、副流路３００内に位置する。内周部２２１は、上流連通路３２０に位置する。

【0043】

副流路３００は、リブ１４０およびフィン２２０によって、周方向に仕切られる。すなわち、リブ１４０およびフィン２２０が配された領域では、副流路３００は、周方向に離隔する複数の流路に区画される。

【0044】

図３は、主流路１０の流量と副流路３００の流量との関係を説明するための図である。図３に示すように、主流路１０の流量が多い領域では、空気は副流路３００を順流する（空気は主流路１０と同じ方向に流れる。空気は上流連通路３２０側から下流連通路３１０側に流れる）。主流路１０の流量が多いほど、副流路３００を順流する流量が多くなる。

【0045】

主流路１０の流量が小さい領域では、コンプレッサインペラ９で圧縮された高圧の空気は、副流路３００を逆流する（空気は主流路１０の流れ方向に対して逆方向に流れる。空気は下流連通路３１０側から上流連通路３２０側に流れる）。主流路１０の流量が小さいほど、副流路３００を逆流する流量が多くなる。副流路３００を逆流した空気は、上流連通路３２０から主流路１０に還流する。これにより、見かけ上の流量が増加するため、小流量側の作動領域が拡大する。

【0046】

下流連通路３１０から副流路３００に逆流する空気は、コンプレッサインペラ９の回転の影響を受け、旋回流となっている。旋回流は、コンプレッサインペラ９の回転方向と同方向の流れである。リブ１４０およびフィン２２０によって、副流路３００が仕切られると、上流連通路３２０から主流路１０に還流する空気の旋回速度成分が抑制される。コンプレッサインペラ９の吸気側の圧力が上昇し、小流量側の作動領域がさらに拡大する。

【0047】

図４（ａ）は、図２のＩＶａ−ＩＶａ線における断面図である。図４（ｂ）は、図２のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。図４（ａ）では、コンプレッサハウジング１００のうち、径方向外側の部位、および、コンプレッサインペラ９は、図示を省略する。

【0048】

図４（ａ）に示す一例では、リブ１４０は３個形成される。リブ１４０は、隔壁部１２０の周方向に離隔して等間隔に配される。ただし、リブ１４０は、等間隔に配されずとも（間隔が異なっていても）よい。図４（ｂ）に示す一例では、フィン２２０は４個形成される。フィン２２０は、隔壁部１２０の周方向に離隔して等間隔に配される。ただし、フィン２２０は、等間隔に配されずとも（間隔が異なっていても）よい。

【0049】

リブ１４０の周方向の配置に対して、フィン２２０の周方向の相対的な配置は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示される位置関係に限られない。フィン２２０の少なくとも１つが、リブ１４０に対して回転軸方向に対向してもよい。すべてのフィン２２０は、いずれのリブ１４０に対しても回転軸方向に対向しなくてもよい。

【0050】

リブ１４０の回転方向の厚みＬａは、フィン２２０の回転方向の厚みＬｂの５倍以下である。リブ１４０の回転方向の厚みＬａが、フィン２２０の回転方向の厚みＬｂの５倍を超えると、隣り合うリブ１４０の隙間が狭くなる。隣り合うリブ１４０の隙間を流れる空気の流速が速くなる。後述するフィン２２０における剥離の影響が大きくなる。ここで、空気の流速が速くなることでフィン２２０の回転方向側壁面にはく離が形成される。詳細には、はく離流れがフィン２２０壁面に付着せず、はく離泡が回転軸方向に延在することとなる。はく離泡が回転軸方向に延在すると、はく離の規模拡大により損失が増加する。これに対して、リブ１４０の回転方向の厚みＬａが、フィン２２０の回転方向の厚みＬｂの５倍以下である場合、剥離の影響が抑えられ、圧縮効率が向上する。ただし、他の設計条件によって剥離の影響が問題にならない範囲に抑えられるのであれば、リブ１４０の回転方向の厚みＬａが、フィン２２０の回転方向の厚みＬｂの５倍を超えてもよい。

【0051】

フィン２２０は、コンプレッサインペラ９の径方向に平行に（径方向に沿って、放射状に）延在している。ただし、フィン２２０は、コンプレッサインペラ９の径方向に対して、傾斜していてもよい。例えば、フィン２２０のうち、外周端が内周端に対して回転方向にずれていてもよい。リブ１４０は、コンプレッサインペラ９の径方向に平行に（径方向に沿って、放射状に）延在している。ただし、リブ１４０は、コンプレッサインペラ９の径方向に対して、傾斜していてもよい。例えば、リブ１４０のうち、外周端が内周端に対して回転方向にずれていてもよい。

【0052】

図５は、リブ１４０の数およびフィン２２０の数に応じた圧縮効率の測定結果の一例である。図６は、図５に示す測定結果に基づく第１のグラフである。図５、図６では、リブ１４０の数（リブ数）が３個、フィン２２０の数（フィン数）が８個の場合を基準値とした圧縮効率の増減率（％）が示される。

【0053】

図６に示すように、リブ１４０が３個の場合、フィン２２０は、第１範囲Ｘ（７個以下）とすると、基準値よりも圧縮効率が高い。リブ１４０が６個の場合、フィン２２０は、第１範囲Ｙ（２個以上１０個以下）とすると、基準値よりも圧縮効率が高い。リブ１４０が９個の場合、フィン２２０は、第１範囲Ｚ（５個以上１３個以下）とすると、基準値よりも圧縮効率が高い。

【0054】

図５、図６に基づいて、リブ１４０の数に対するフィン２２０の数の適正範囲が求められる。すなわち、リブ１４０がＮ個配され、フィン２２０は、Ｍ個配されているとする。Ｎ、Ｍは自然数とする。このとき、Ｎ−４≦Ｍ≦Ｎ＋４となるように、リブ１４０およびフィン２２０が配される。

【0055】

上記のように、リブ１４０およびフィン２２０によって、副流路３００が仕切られると、上流連通路３２０から主流路１０に還流する空気の旋回速度成分が抑制される。コンプレッサインペラ９の吸気側の圧力が上昇し、小流量側の作動領域が拡大する。しかし、リブ１４０の数に対してフィン２２０の数が多すぎると、フィン２２０のうち、リブ１４０側の端部２２３（図２参照）において生じる剥離の影響により、圧力損失が大きくなってしまう。Ｎ個のリブ１４０に対して、Ｍ個（ただし、Ｎ−４≦Ｍ≦Ｎ＋４）のフィン２２０を配することで、空気の旋回速度成分を抑制しつつ、圧力損失が抑制され、圧縮効率が向上する。

【0056】

図７は、図５に示す測定結果に基づく第２のグラフである。図７では、図６に比べて、フィン２２０の数の範囲（第１範囲Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）が狭く設定される。

【0057】

図７に示すように、リブ１４０が３個の場合、フィン２２０は、第１範囲Ｘ’（１個以上５個以下）とすると、圧縮効率が特に高い。リブ１４０が６個の場合、フィン２２０は、第２範囲Ｙ’（４個以上８個以下）とすると、圧縮効率が特に高い。リブ１４０が９個の場合、フィン２２０は、第２範囲Ｚ’（７個以上１１個以下）とすると、圧縮効率が特に高い。

【0058】

すなわち、Ｎ個のリブ１４０に対して、Ｍ個（ただし、Ｎ−２≦Ｍ≦Ｎ＋２）のフィン２２０を配することで、空気の旋回速度成分を抑制しつつ、圧力損失がさらに抑制され、圧縮効率がさらに向上する。ここで、リブ１４０の配置個数Ｎとフィン２２０の配置個数Ｍとの配置個数差を小さくするとよい。この場合、リブ１４０とフィン２２０を通過する空気（流体）の流路面積の変化が小さくなる。その結果、副流路３００内での空気の加減速に起因する損失を抑制し得る。例えば、空気が加速すると前述のはく離の影響が大きくなる。このはく離の影響による損失の抑制が期待できる。また、例えば、空気が減速すると周方向速度成分の割合が大きくなる。その結果、上流連通路３２０から主流へ流入する流れと、主流流れの合流による混合損失が増加することが予測される。この混合損失の抑制が期待できる。

【0059】

以上、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本開示は、主流路と連通する副流路が形成された遠心圧縮機に利用することができる。

【符号の説明】

【0061】

９：コンプレッサインペラ（インペラ） １０：主流路 １４０：リブ（第１仕切部） ２２０：フィン（第２仕切部） ３００：副流路 ３１０：下流連通路 ３２０：上流連通路 ３２１：内壁面 Ｃ：過給機（遠心圧縮機）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】