特表 2023-509718 圧縮機の流出領域、このタイプの流出領域を有する圧縮機、及び圧縮機を有する過給機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-09

(54)【発明の名称】圧縮機の流出領域、このタイプの流出領域を有する圧縮機、及び圧縮機を有する過給機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20230302BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 S

F02B39/00 G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022541807

(86)(22)【出願日】2021-01-07

(85)【翻訳文提出日】2022-09-02

(86)【国際出願番号】 EP2021050171

(87)【国際公開番号】W WO2021140142

(87)【国際公開日】2021-07-15

(31)【優先権主張番号】20150566.6

(32)【優先日】2020-01-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522066067

【氏名又は名称】ターボ システムズ スウィツァーランド リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100170634

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 航介

(72)【発明者】

【氏名】ラッシュ ダニエル

【テーマコード（参考）】

3G005

3H130

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA05

3G005GB16

3G005GB17

3G005GB88

3H130AA13

3H130AB27

3H130AB47

3H130AB50

3H130AC14

3H130BA66B

3H130BA98B

3H130CA06

3H130CA08

3H130EB01B

3H130EB05A

3H130ED04A

3H130ED04B

(57)【要約】

本発明は、圧縮機（２０）、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機の流出領域（１０）に関する。流出領域（１０）は、シュラウド側側壁（１２）及びハブ側側壁（１３）によって定められる流路（１１）を有する。ハブ側側壁（１３）は、圧縮機ホイール出口の領域（１４）において輪郭を有し、輪郭は、流れ方向（１）において流路（１１）の断面積が減少し、最小部を通過し、再度増大するように設計されている。圧縮機ホイール出口の領域（１４）において、流路（１１）は、圧縮機ホイール出口縁（４）からディフューザ領域（１６）のディフューザベーン入口縁まで延びる長さＬを有する。ディフューザ領域（１６）は、圧縮機ホイール出口の領域（１４）に隣接し、多数のディフューザベーン（１７）を有する。本発明はさらに、本発明による流出領域（１０）を有する圧縮機（２０）、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機、及び圧縮機（２０）を有するターボ過給機に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機（２０）、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機の流出領域（１０）であって、
前記流出領域（１０）は、シュラウド側側壁（１２）及びハブ側側壁（１３）によって定められる流路（１１）を有し、
前記ハブ側側壁（１３）は、圧縮機ホイール出口の領域（１４）において輪郭を有し、前記輪郭は、流れ方向（１）において前記流路（１１）の断面積が減少し、最小部を通過し、再度増大するように設計されており、
前記圧縮機ホイール出口の領域（１４）において、前記流路（１１）は、圧縮機ホイール出口縁（４）からディフューザ領域（１６）のディフューザベーン入口縁まで延びる長さＬを有し、
前記ディフューザ領域（１６）は、前記圧縮機ホイール出口の領域（１４）に隣接し、多数のディフューザベーン（１７）を有する、流出領域（１０）。

【請求項2】

前記輪郭は、Ｓ字状領域（１５）を有する、請求項１に記載の流出領域（１０）。

【請求項3】

前記Ｓ字状領域（１５）は、少なくとも３つのセグメント、詳細には線セグメント及び／又は曲線セグメントによって形成される、請求項２に記載の流出領域（１０）。

【請求項4】

前記ハブ側側壁（１３）及び／又は前記シュラウド側側壁（１２）は、前記圧縮機ホイール出口（１４）の領域において連続する輪郭形状を有する、請求項１から３のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項5】

前記Ｓ字状領域（１５）は、前記ディフューザ領域の入口よりも前記圧縮機ホイール出口縁の近く配置され、詳細には前記圧縮機ホイール出口縁の下流で前記流路（１１）の長さＬの５０％以内に配置されている、請求項２から４のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項6】

前記流路（１１）は、圧縮機ホイール出口断面積Ａ２及びディフューザ入口断面積Ａ３を有し、比率Ａ３／Ａ２は、０．８０≦Ａ３／Ａ２≦１．２の範囲、詳細には０．９０≦Ａ３／Ａ２≦１．１の範囲から選択される、請求項１から５のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項7】

隙間（３）が前記ハブ側側壁（１３）に、詳細には前記圧縮機ホイール出口に形成される、請求項１から６のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項8】

前記流れ方向において前記圧縮機ホイール出口よりも下流側において、前記Ｓ字状領域（１５）は、最初に前記シュラウド側側壁（１２）に面する凸状曲率を有し、次に前記シュラウド側側壁（１２）に面する凹状曲率を有する、請求項２から７のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項9】

前記シュラウド側側壁（１２）は、前記圧縮機ホイール出口の領域において、前記ハブ側側壁（１３）に対して排他的に凸状となるように設計されている、請求項８に記載の流出領域（１０）。

【請求項10】

前記輪郭は、前記Ｓ字状領域（１５）に接続する接線である、請求項２から９のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項11】

前記流路（１１）の前記流れ方向における断面積の最小値は、Ｒ₂＜ｒ_Min≦Ｒ₂＋０．８×（Ｒ₃－Ｒ₂）、詳細にはＲ₂＜ｒ_Min≦Ｒ₂＋０．６×（Ｒ₃－Ｒ₂）の範囲から選択される半径方向の位置ｒ_Minに存在し、ここでＲ₂は圧縮機ホイール出口半径であり、Ｒ₃は前記圧縮機ホイール（２１）の前記回転軸（２）から前記ディフーザー領域への入口（５）の半径方向距離である、請求項１から１０のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項12】

前記圧縮機ホイール出口断面積Ａ₂に対する前記流路（１１）の前記断面積の前記最小値の比率ＶＱは、０．８≦ＶＱ＜１、詳細には０．９≦ＶＱ＜１の範囲から選択される、請求項１から１１のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項13】

前記Ｓ字状領域（１５）は、前記シュラウド側側壁（１２）に面する凸状曲率から前記シュラウド側側壁（１２）に面する凹状曲率への曲率の変化点を有し、前記変化点は、Ｒ₂＜ｒ_KW≦Ｒ₂＋０．８（Ｒ₃－Ｒ₂）、詳細にはＲ₂＜ｒ_KW≦Ｒ₂＋０．６×（Ｒ₃－Ｒ₂）の範囲から選択される半径方向位置ｒ_KWに存在し、ここでＲ₂は前記圧縮機ホイール出口半径であり、Ｒ₃は前記圧縮機ホイール（２１）の前記回転軸（２）から前記ディフーザー領域への入口（５）の前記半径方向距離である、請求項８から１２のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項14】

前記凸状曲率は、Ｒ₂＜ｒ_Kmax≦Ｒ₂＋０．７５×（Ｒ₃－Ｒ₂）、詳細にはＲ₂＜ｒ_Kmax≦Ｒ₂＋０．５×（Ｒ₃－Ｒ₂）から選択される半径方向位置ｒ_Kmaxで最大曲率を有し、前記凹状曲率は、Ｒ₂＋０．１５×（Ｒ₃－Ｒ₂）≦ｒ_Kmin＜Ｒ₃、詳細にはＲ₂＋０．２５×（Ｒ₃－Ｒ₂）≦ｒ_Kmin＜Ｒ₃の範囲から選択される半径方向位置ｒ_minで最小曲率を有し、ここでＲ₂は前記圧縮機ホイール出口半径であり、Ｒ₃は前記圧縮機ホイール（２１）の前記回転軸（２）から前記ディフーザー領域への入口（５）の前記半径方向距離である、請求項８から１３のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項15】

前記流路の断面積は、前記流路の子午線断面積であり、詳細には、前記流路の断面積は、前記主流れ方向に対して法線方向に延び、前記主流れ方向は、前記シュラウド側側壁（１２）と前記ハブ側側壁（１３）との中心線に沿って延在する、請求項１から１４のいずれかに記載の流出領域（１０）。

【請求項16】

圧縮機（２０）、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機であって、圧縮機ホイール（２１）と、請求項１から１５のいずれかに記載の流出領域（１０）とを有する圧縮機（２０）。

【請求項17】

前記圧縮機ホイール（２１）は、圧縮機ホイール入口半径Ｒ₁及び圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂を有し、比率Ｒ₁／Ｒ₂は、０．６５≦Ｒ₁／Ｒ₂の範囲、詳細には０．７≦Ｒ₁／Ｒ₂の範囲から選択される、請求項１６に記載の圧縮機（２０）。

【請求項18】

前記圧縮機ホイール（２１）の回転軸（２）から半径方向距離Ｒ₃に配置されるディフューザ領域（１６）を有し、前記圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂に対する前記半径方向距離Ｒ₃の比率は、１．０５≦Ｒ₃／Ｒ₂≦１．３０、詳細には１．１０≦Ｒ₃／Ｒ₂≦１．２５の範囲から選定される、請求項１６又は１７に記載の圧縮機（２０）。

【請求項19】

前記ハブ側側壁（１３）の前記輪郭は、Ｓ字状領域（１５）を備え、前記Ｓ字状領域（１５）は、前記流れ方向において、前記圧縮機ホイール（２１）の前記回転軸（２）から距離Ｒ_Sにある端部を備え、Ｒｓ、前記圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂、及び前記圧縮機ホイール（２１）の前記回転軸（２）からのディフーザー領域（１６）の半径距離Ｒ₃は、条件０．４≦（Ｒ_S－Ｒ₂）／（Ｒ₃－Ｒ₂）≦１．０を満たすように選択される、請求項１６から１８のいずれかに記載の圧縮機（２０）。

【請求項20】

請求項１６から１９のいずれかに記載の圧縮機（２０）を有するターボ過給機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機、詳細には半径流圧縮機及び斜流圧縮機の分野に関する。詳細には、本発明は、このような圧縮機の圧縮機ホイールの下流側かつディフューザ領域の上流側の流出領域に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、内燃機関の出力を向上させるために、内燃機関の排気管にタービンを備え、内燃機関の上流側に圧縮機を備えた排気ターボ過給機が標準的に使用されている。ここでは、内燃機関の排気ガスは、タービン内で膨張される。このようにして得られた仕事は、シャフトによって圧縮機に伝えられ、圧縮機は内燃機関に供給される空気を圧縮する。内燃機関の燃焼プロセスに供給される空気を圧縮するために排気ガスのエネルギーを使用することによって、燃焼プロセス及び内燃機関の効率を最適化することが可能である。

【0003】

高排出量の圧縮機ホイールを有する圧縮機、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機は、圧縮機ホイール入口半径Ｒ₁と圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂の比率が大きく、例えばＲ₁／Ｒ₂＞０．７５である。一般的に、流れはインペラ領域又はインペラ及びディフューザ領域でそれぞれ半径方向に偏向され、これは大きな流れの偏向及びシュラウド輪郭の大きな曲率につながる。

【0004】

さらに、一般的に高い圧力比も要求されるため、遠心負荷を機械的な材料の限界より低く維持するために、圧縮機ホイールのハブ設計は、細く設計することが望ましい。細い設計のハブは、一般的に、圧縮機ホイールハブ輪郭の小さな出口角（半径方向に関して測定される）をもたらす。

【0005】

ディフューザにおける子午線経路が従来の設計である場合（例えば、ハブで完全に半径方向に、シュラウドでピンチ（曲率連続）を有する）、これは最初に圧縮機ホイール出口下流の流れ断面の顕著な先細りにつながる。これは，一般的にディフューザ入口，詳細にはディフューザベーンの前縁でのマッハ数の増大につながる、これを回避するために、ディフューザ、詳細にはディフューザベーンをさらに下流に配置することができる。従来技術から知られている別の改善策は、例えば、ハブの輪郭上に経路凹部である。しかしながら、公知の解決策は、効率、全体容積、及び圧縮機のコストに関して、特定の欠点を有することが分かっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、従来技術から知られている欠点の少なくとも１つに関して改善された圧縮機、圧縮機及びターボ過給機の流出領域を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、独立請求項１に記載の圧縮機、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機の流出領域が提供される。さらに、本明細書に記載される実施形態による流出領域を有する圧縮機、及びそのような圧縮機を有するターボ過給機が提供される。

【0008】

本発明の更なる態様、利点及び特徴は、従属請求項、明細書、及び添付図面に見出すことができる。

【0009】

本発明の１つの態様では、圧縮機、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機の流出領域が提供される。流出領域は、シュラウド側側壁及びハブ側側壁によって定められる流路を有する。ハブ側側壁は、圧縮機ホイール出口の領域において輪郭を有し、輪郭は、流れ方向において流路の断面積が減少し、最小部を通過し、再度増大するように設計されている。圧縮機ホイール出口の領域において、流路は、圧縮機ホイール出口縁からディフューザ領域のディフューザベーン入口縁まで延びる長さＬを有する。ディフューザ領域は、圧縮機ホイール出口の領域に隣接し、多数のディフューザベーンを有する。

【0010】

従って、従来技術に対して改善された流出領域が有利に提供される。詳細には、ハブ側側壁の輪郭の可変性によって、流路の有利な断面形状（減少－最小－増大）を実現することができるので、ディフューザ領域の上流側の流れを、シュラウド側で剥離させることなく大幅に減速させることができる。有利には、最初にシュラウド上の曲率を確認し、次にハブ輪郭（ハブ側側壁の輪郭）によって断面積の特性を調整することができる。これにより、よりコンパクトな設計及びより高い効率が可能になる。従って、流れの分離のリスクは、本発明による流出領域によって低減することができ、これは圧縮機の効率に有利な効果をもたらす。詳細には、本発明による流出領域は、有利には、コンパクトな設置スペース内で、圧縮機ホイール出口流を大きく減速させ、流れをスロットリング時に早期分離／不安定化する傾向を持たせることなく、より均一にすることを可能にする。

【0011】

本発明の第２の態様によれば、本明細書に記載の実施形態による圧縮機ホイールと流出領域とを備える圧縮機、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機が提供される。従って、改善された効率を有する圧縮機を有利に提供することができる。

【0012】

本発明の第３の態様によれば、本明細書に記載の実施形態による圧縮機を有するターボ過給機が提供され、従来技術よりも改善されたターボ過給機が有利に提供される。

【0013】

本発明は、図面に示され、そこからさらなる利点及び変更が得られる例示的な実施形態を参照して以下に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本明細書に記載される実施形態による、圧縮機、詳細には斜流圧縮機の流出領域の概略図を示す。

【図2】本明細書に記載されるさらなる実施形態による、斜流圧縮機の流出領域の概略図を示す。

【図3】本明細書に記載されるさらなる実施形態による、半径流圧縮機の流出領域の概略図を示す。

【図4】本明細書に記載されるさらなる実施形態による、半径流圧縮機の流出領域の概略図を示す。

【図5】本明細書に記載されるさらなる実施形態による、斜流圧縮機の流出領域の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１から５を参照して本開示による圧縮機２０の流出領域１０及び圧縮機２０を説明する。圧縮機は、半径流圧縮機又は斜流圧縮機とすることができる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、流出領域１０は、シュラウド側側壁１２及びハブ側側壁１３によって定められた流路１１を含む。圧縮機ホイール出口の領域１４において、ハブ側側壁１３は、流れ方向１において、流路の断面積、特に子午線断面積が減少し、最小部を通過し、再び増大するように設計された輪郭を有する。換言すると、ハブ側側壁１３は、流れ方向１において、流路１１の流れ断面が徐々に低減し、最小部を通過し、ディフューザ領域１６に入る前に再び広がるように設計されている。詳細には、ハブ側側壁１３の輪郭形状は、流れ方向１において、反対側のシュラウド側側壁１２からの距離が減少し、最小部を通過し、その後再び増大するように設計されている。圧縮機ホイール出口の領域１４において、流路１１は、図１から５に示すように、長さＬを有する。流路１１の長さＬは、圧縮機ホイール出口縁４からディフューザ領域１６への入口５まで、詳細にはディフューザ領域１６のディフューザベーン入口縁の所まで延びている。ディフューザ領域１６は、圧縮機ホイール出口の領域１４に隣接しており、複数のディフューザベーン１７を有する。

【0016】

従って、圧縮機ホイールの下流の流れを最初により均一にし、次により大きく減速させ、流れの分離のリスクを低減することができ、これは圧縮機の効率、全体容積及びコストに有利な影響を与える。

【0017】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、ハブ側側壁１３の輪郭は、Ｓ字状領域１５を有する。詳細には、ハブ側側壁の輪郭は、圧縮機ホイール出口とディフューザ入口との間にＳ字状の子午線輪郭形状を有する。Ｓ字状領域１５は、例えば、図３に例示されるように、少なくとも３つのセグメントＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって形成することができる。図４は、４つのセグメントＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有する例示的な実施形態を示す。各セグメントは、線セグメント及び／又は曲線セグメントとすることができる。従って、Ｓ字状領域１５は、多角形のＳ字輪郭によって提供することができることを理解されたい。もしくは、Ｓ字状領域１５は、連続的な輪郭形状を有することもできる。輪郭形状は、正接連続又は非正接連続とすることができる。例えば、Ｓ字状領域１５は、図１、２及び５に例示されるように、流れ方向において右の曲率及び左の曲率を有することができる。換言すると、Ｓ字状領域１５は、シュラウド側側壁１２に面する凸状曲率及び凹状曲率を有することができる。詳細には、流れ方向における圧縮機ホイール出口よりも下流側では、Ｓ字状領域１５は、まずシュラウド側側壁１２に面する凸状曲率を有し、次いでシュラウド側側壁１２に面する凹状曲率を有する。シュラウド側側壁１２は、典型的には、圧縮機ホイール出口の領域においてハブ側側壁１３に対して排他的に凸状となるように設計されている。詳細には、シュラウド側側壁１２は、ハブ側側壁１３に対して、圧縮機ホイール出口からディフューザ領域への入口まで排他的凸状となるように設計される。

【0018】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、図１、２及び５に例示されるように、ハブ側側壁１３は、圧縮機ホイール出口の領域１４において連続する輪郭形状を有する。代替的に又は追加的に、図１から５に例示されるように、シュラウド側側壁１２は、圧縮機ホイール出口の領域１４において連続する輪郭形状を有することができる。シュラウド側側壁１２は、典型的には、流れ方向１において左に湾曲する。

【0019】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、Ｓ字状領域１５は、ディフューザ領域の入口５よりも圧縮機ホイール出口縁４に近い位置に配置される。例えば、Ｓ字状領域１５は、圧縮機ホイール出口縁の下流側の流路１１の長さＬの５０％以内に配置することができる。典型的には、Ｓ字形状によって提供されるハブ側側壁１３の曲率の変化点は、ディフューザ領域の入口５よりも圧縮機ホイール出口縁４に近い位置に配置される。曲率の変化点の位置は、シュラウド側側壁１２に面するハブ側側壁１３の凸状曲率が、シュラウド側側壁１２に面するハブ側側壁１３の凹状曲率に結合する転換点となる位置である。詳細には、曲率の変化点の位置は、曲率の符号が変化する位置である。詳細には、流路１１のＳ字状領域１５によって形成される流路断面の最小部は、圧縮機ホイール出口縁よりも下流側の流路１１の長さＬの５０％以内に配置することが可能である。換言すると、流路断面の最小部は、典型的には、ディフューザ領域の入口５よりも圧縮機ホイール出口縁４に近い位置に配置される。

【0020】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、流路１１は、圧縮機ホイール出口断面積Ａ₂及びディフューザ入口断面積Ａ₃を有し、比率Ａ₃／Ａ₂は、０．８０≦Ａ₃／Ａ₂≦１．２の範囲、詳細には０．９０≦Ａ₃／Ａ₂≦１．１の範囲から選択される。典型的には、圧縮機ホイール出口断面積Ａ₂は、圧縮機ホイール出口縁４の下流側の円筒面（圧縮機ホイール出口縁が回転軸と平行に延在する）又は円錐外側面（圧縮機ホイール出口縁が回転軸に対して傾斜する）である。同様に、ディフューザ入口断面Ａ₃は、円筒面（ディフューザ入口縁が回転軸に平行に延びる）又は円錐面（ディフューザ入口縁が回転軸に対して傾斜する）とすることができる。これに関連して、流れ方向に減少し、最小部を通過し、再び増大する流路の断面積は、円筒形断面積及び／又は円錐形断面積とすることができることが指摘される。

【0021】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、図２から５に例示されるように、ハブ側側壁１３、詳細には圧縮機ホイール出口に隙間３（例えば、漏れ流れ開口）を形成することができる。

【0022】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、流路１１の流れ方向の断面積の最小部は、半径方向の位置ｒ_Minに存在し、この位置はＲ₂＜ｒ_Min≦Ｒ₂＋０．８×（Ｒ₃－Ｒ₂）、詳細にはＲ₂＜ｒ_Min≦Ｒ₂＋０．６×（Ｒ₃－Ｒ₂）の範囲から選択される。Ｒ₂は圧縮機ホイール出口半径、Ｒ₃は圧縮機ホイール２１の回転軸２からのディフューザ領域への入口５の半径方向の距離である。

【0023】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、圧縮機ホイール出口断面積Ａ₂に対する流路１１の断面積の最小値の比率ＶＱは、０．８≦ＶＱ＜１、詳細には０．９≦ＶＱ＜１の範囲から選択することができる。

【0024】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、Ｓ字状領域１５は、シュラウド側側壁１２に面する凸状曲率からシュラウド側側壁１２に面する凹状曲率への曲率の変化点を有し、これは、Ｒ₂＜ｒ_KW≦Ｒ₂＋０．８×（Ｒ₃－Ｒ₂）、詳細にはＲ₂＜ｒ_KW≦Ｒ₂＋０．６×（Ｒ₃－Ｒ₂）の範囲から選ばれた半径位置ｒ_KWに存在する。Ｒ₂は圧縮機ホイール出口半径、Ｒ₃は圧縮機ホイール２１の回転軸２からのディフューザ領域への入口５の半径距離である。

【0025】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、凸状曲率は、半径方向位置ｒ_Kmaxにおいて最大曲率を有し、これは、Ｒ₂＜ｒ_Kmax≦Ｒ₂＋０．７５×（Ｒ₃－Ｒ₂）、詳細にはＲ₂＜ｒ_Kmax≦Ｒ₂＋０．５×（Ｒ₃－Ｒ₂）の範囲から選択される。最大曲率は、曲率の最大の正の値を意味すると理解される。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、凹状曲率は、半径方向位置ｒ_Kminにおいて最小曲率を有し、これは、Ｒ₂＋０．１５×（Ｒ₃－Ｒ₂）≦ｒ_Kmin＜Ｒ₃、詳細にはＲ₂＋０．２５×（Ｒ₃－Ｒ₂）≦ｒ_Kmin＜Ｒ₃の範囲から選択される。最小曲率値は、曲率の最大の負の値を意味すると理解される。これに関連して、ｒ_KmaxがＲ₂＜ｒ_Kmax≦Ｒ₂＋０．７５×（Ｒ₃－Ｒ₂）の範囲から選択され、ｒ_KminがＲ₂＋０．１５×（Ｒ₃－Ｒ₂）≦ｒ_Kmin＜Ｒ₃の範囲から選択される場合、ｒ_Kmax及びｒ_Kminは典型的にはｒ_Kmax＜ｒ_Kminであるように選択されることが指摘される。

【0026】

本出願において、流路の断面積は流路の子午線断面積、詳細には主流れ方向に対して法線方向に延びる流路の断面積であることが指摘される。主流れ方向は、シュラウド側側壁１２とハブ側側壁１３との間の中心線に沿って延在する。

【0027】

本開示の別の態様によれば、本明細書に記載される実施形態による圧縮機ホイール２１と流出領域１０とを備える圧縮機２０、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機が提供される。

【0028】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、圧縮機ホイール２１は、圧縮機ホイール入口半径Ｒ₁及び圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂を有する。圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂に対する圧縮機ホイール入口半径Ｒ₁の比率は、典型的には０．６５≦Ｒ₁／Ｒ₂の範囲から、詳細には０．７≦Ｒ₁／Ｒ₂の範囲から選択される。

【0029】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つ実施形態によれば、圧縮機は、圧縮機ホイール２１の回転軸２から半径方向距離Ｒ₃で配置されるディフューザ領域１６を備える。典型的には、圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂に対する半径方向距離Ｒ₃の比率は、１．０５≦Ｒ₃／Ｒ₂≦１．３０の範囲から、詳細には１．１０≦Ｒ₃／Ｒ₂≦１．２５の範囲から選択される。

【0030】

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態によれば、ハブ側側壁１３の輪郭は、本明細書に記載の実施形態のうちの１つによるＳ字状領域１５を備える。図５に例示されるように、Ｓ字状領域１５は、流れ方向において圧縮機ホイール２１の回転軸２から距離Ｒ_Sの位置に端部を有することができる。詳細には、距離Ｒ_S、圧縮機ホイール出口半径Ｒ₂、及び圧縮機ホイール２１の回転軸２からのディフューザ領域１６の半径距離Ｒ₃は、条件０．４≦（Ｒ_S－Ｒ₂）／（Ｒ₃－Ｒ₂）≦１．０を満たすように選択することができる。これに関連して、Ｓ字状領域１５の端部は、シュラウド側側壁１２に面する凹状曲率がゼロに戻る位置であることに留意されたい。

【0031】

本開示に鑑みて、別の態様によれば、本明細書に記載の実施形態による圧縮機２０、詳細には半径流圧縮機又は斜流圧縮機を備えるターボ過給機を提供することが可能である。これに関連して、半径流圧縮機の例示的な実施形態（図２、３及び４）に関連して説明した特徴は、斜流圧縮機の例示的な実施形態（図１及び５）に移行すること、及びその逆も可能であることに留意されたい。

【0032】

本明細書に記載される実施形態は、特に、高排出量の半径流圧縮機又は斜流圧縮機に対して有利である。従来技術と比較して、圧縮機ホイールの流出流が有利に案内され、より均一にされ、小さな設置スペースでより大きく減速させることが可能である。ディフューザにガイドベーンアレイ（ディフューザベーン）を使用する場合、ガイドベーンをインペラに近づけるか又はディフューザベーン入口縁のマッハ数レベルをさらに低下させることが可能である。マッハ数の低減及びディフューザベーンの流れの均一化は，効率の向上につながる。流れの均一化及びシュラウド側の輪郭曲率の低減の可能性は，安定性の向上につながる。設置スペースを小さくすることで、製造コスト及び製品のコストを低減することができる。

【0033】

換言すると、本明細書に記載される実施形態は、以下の利点を有することができる。連続的な、詳細には正接連続的な、並びに非連続的な、詳細には非正接連続的なハブ輪郭形状が可能であり、これは流れの分離のリスクを低減し、効率の点で有利である。子午線図におけるシュラウド輪郭の曲率は、流路面積を過度に減少させることなく減少させることができる。従って、流れの半径方向成分が平均的に過度に加速されることなく、シュラウドでの流れの分離のリスクを低減することができる。ディフューザ（圧縮機ホイールの下流側）における表面形状は、シュラウド側での運動量交換が促進され（シュラウド曲率を小さくすることで、及びハブとシュラウド輪郭で形成されるピンチ領域によって）、ハブにおける流れ（例えばディフューザベーン前縁の上流側）が最大限に減速されるように、意図的に設計することが可能である。従って、圧縮機ホイール出口の流れは、大幅に減速することができ、スロットリング時に流れが早期に分離して不安定になる傾向を有することなく、コンパクトな設置スペース内でより均一にすることができる。

【符号の説明】

【0034】

１ 流れ方向
２ 回転軸
３ 隙間
４ 圧縮機ホイール出口縁
５ ディフューザ領域への入口
１０ 流出領域
１１ 流路
１２ シュラウド側側壁
１３ ハブ側側壁
１４ 圧縮機ホイール出口の領域
１５ Ｓ字状輪郭
１６ ディフューザ領域
１７ ディフューザベーン
２０ 圧縮機
２１ 圧縮機ホイール
Ｒ₁ 圧縮機ホイール入口半径
Ｒ₂ 圧縮機ホイール出口半径
Ｒ₃ 回転軸からディフューザ領域への入口の半径方向の距離
Ｒ_S Ｓ字状領域の端部の回転軸からの流れ方向の半径距離
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ ハブ側壁輪郭のセグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】