JP2012041844A - 遠心圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ディフューザ流路に案内羽根を出没させる場合に高精度加工部位の低減による低コスト化を図ることが可能な遠心圧縮機を提供する。
【解決手段】コンプレッサ11は、ディフューザ流路を有するディフューザ部16と、ディフューザ流路に出没する第1のベーン22と、第1のベーン22が設けられ、第1のベーン22の出没とともに前進、後退動作するシュラウドプレート21と、シュラウドプレート21の前進、後退動作により、ディフューザ流路に起立した状態と、横倒しになった状態との間で姿勢が変化する第2のベーン23と、を備える。第2のベーン23は、前進、後退するシュラウドプレート21との機械的な係合により姿勢が変化する機械式の可動ベーンとなっている。
【選択図】図4
【解決手段】コンプレッサ11は、ディフューザ流路を有するディフューザ部16と、ディフューザ流路に出没する第1のベーン22と、第1のベーン22が設けられ、第1のベーン22の出没とともに前進、後退動作するシュラウドプレート21と、シュラウドプレート21の前進、後退動作により、ディフューザ流路に起立した状態と、横倒しになった状態との間で姿勢が変化する第2のベーン23と、を備える。第2のベーン23は、前進、後退するシュラウドプレート21との機械的な係合により姿勢が変化する機械式の可動ベーンとなっている。
【選択図】図4
Description
本発明は遠心圧縮機に関し、特にディフューザ流路に案内羽根を出没させる遠心圧縮機に関する。
遠心圧縮機では、インペラとスクロール部との間にディフューザ部が設けられている。ディフューザ部はディフューザ流路を有し、インペラが送り出す流体の運動エネルギーを圧力に変換する。ディフューザ流路には案内羽根を設けることがある。ディフューザ流路に案内羽根を設けることで、圧縮効率を高めることができる。一方、この場合、適用可能な流量範囲が狭くなる。このため、ディフューザ流路に案内羽根を出没させることもある(例えば特許文献1参照)。案内羽根を出没させることで、圧縮効率と適用可能な流量範囲との両立を図ることができる。
ディフューザ部はインペラの周囲に設けられている。このため、案内羽根はディフューザ部の周方向に沿って複数設けられる。複数の案内羽根をディフューザ流路に出没させるには、例えば次のようにすることができる。すなわち、前進、後退動作により複数の案内羽根をディフューザ流路に同時に出没させるリング状の可動部材を備える。そして、ディフューザ流路の流路壁部にディフューザ流路への案内羽根の出没を可能にするスリットを設ける。
ところが、案内羽根は通常、十数枚程度存在する。このため案内羽根を出没させるには、例えば各スリットを加工する場合の位置精度を考慮に入れた所定のクリアランスが案内羽根、スリット間に必要となる。そして、このクリアランスが不適切であると、スリットに対して案内羽根が傾くことでいわゆるかじりが発生することがある。また案内羽根の形状に合わせてスリットを加工するには、精緻な加工が必要となる。このため、案内羽根の数が多いほど高精度加工部位が多くなり、コストも高くなる。
なお、例えばスリット、案内羽根間のクリアランスを比較的大きく設定することも考えられる。ところが、クリアランスの拡大は一般的な構成においては、ディフューザ流路から流路壁部の背後空間、或いは外部への流体漏れを増大させ、結果、大幅な圧縮効率の低下を招く。このため、かかる設定は圧縮効率の観点から好ましいとは言えない。
本発明は上記課題に鑑み、ディフューザ流路に案内羽根を出没させる場合に高精度加工部位の低減による低コスト化を図ることが可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。
本発明はディフューザ流路を有するディフューザ部と、前記ディフューザ流路に出没する第1の案内羽根と、前記第1の案内羽根が設けられ、前記第1の案内羽根の出没とともに前進、後退動作する可動部材と、前記可動部材の前進、後退動作により、前記ディフューザ流路に起立した状態と、横倒しになった状態との間で姿勢が変化する第2の案内羽根と、を備えた遠心圧縮機である。
本発明によれば、ディフューザ流路に案内羽根を出没させる場合に高精度加工部位の低減による低コスト化を図ることができる。
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
図1はコンプレッサ(遠心式圧縮機)11の概略構成図である。コンプレッサハウジング12はコンプレッサ11の筐体をなしている。コンプレッサハウジング12はインペラ収容部12aを備えている。インペラ収容部12aにはインペラ13が収容されている。インペラ13はシャフト14により回転駆動される。シャフト14は例えばタービンと連結できる。すなわち、コンプレッサ11は例えばターボ過給機に用いることができる。
コンプレッサハウジング12内には、吸入口12bから流体が吸入される。吸入された流体はインペラ13に向かって流通し、インペラ13の回転により外側に向けて送り出される。インペラ13の外側にはスクロール部15が設けられている。インペラ13により外側に向けて送り出された流体は、スクロール部15を介して例えばエンジンの吸気マニホルド等に供給される。インペラ13とスクロール部15との間には、ディフューザ流路を有するディフューザ部16が設けられている。ディフューザ部16はインペラ13の周囲に隣接して設けられている。ディフューザ部16は、インペラ13が送り出す流体の運動エネルギーを圧力に変換する。
ディフューザ部16の詳細について図2から図4までを用いて説明する。図2はコンプレッサ11の軸方向に沿って吸入口12bの反対側からディフューザ部16の要部を見た図である。図3は図1に示すディフューザ部16を拡大して示す図である。図4は図2に示す矢印Aに沿って見たディフューザ部16を示す図である。
ディフューザ部16には具体的には図1で図示省略したシュラウドプレート21が設けられている。シュラウドプレート21は流路壁部16a、16b間に形成されたディフューザ流路に設けられている。シュラウドプレート21はリング状の可動部材であり、コンプレッサ11の軸方向に沿って前進、後退する。シュラウドプレート21はアクチュエータで直接或いは間接的に前進、後退させることができる。
シュラウドプレート21がコンプレッサ11の軸方向、吸入口12b側に移動する場合を前進とする。またシュラウドプレート21のプレート面のうち、コンプレッサ11の軸方向、吸入口12b側の面を上面とする。この点、図2から図4はシュラウドプレート21が前進した状態を示している。また図2がシュラウドプレート21を下面側から示しているのに対し、図4はシュラウドプレート21の上面を上にした状態で示している。
流路壁部16a、16b間に形成されたディフューザ流路は、シュラウドプレート21の位置に応じてさらに次のように形成される。例えばシュラウドプレート21が前進した状態では、シュラウドプレート21の下面側にディフューザ流路が形成される。すなわち。シュラウドプレート21、流路壁部16b間にディフューザ流路が形成される。一方、シュラウドプレート21が後退した状態では、シュラウドプレート21の上面側にディフューザ流路が形成される。すなわち、シュラウドプレート21、流路壁部16a間にディフューザ流路が形成される。
シュラウドプレート21には第1のベーン(案内羽根)22が設けられている。第1のベーン22は周方向に沿って複数設けられている。第1のベーン22はシュラウドプレート21の下面に設けられている。第1のベーン22はシュラウドプレート21と一体形成されている。シュラウドプレート21の下面(第1のベーン22が設けられた面)に対向する流路壁部16bのうち、第1のベーン22に対向する部分には、スリット(図示省略)が設けられている。スリットは第1のベーン22それぞれに対応させて複数設けられている。流路壁部16bは薄板からなり、精緻なスリット加工には高いコストを要する。流路壁部16bはコンプレッサハウジング12とは別体の部材で構成することができる。
第1のベーン22はディフューザ流路に出没する出没式のベーンである。第1のベーン22の出没はシュラウドプレート21の前進、後退動作とともに行われる。具体的には第1のベーン22はシュラウドプレート21が前進した状態でディフューザ流路に配置される。一方、第1のベーン22はシュラウドプレート21が後退した状態でスリットに挿入される。このようにスリットはディフューザ流路ヘの第1のベーン22の出没を可能にする。第1のベーン22は前進、後退動作時にスリット内を摺動し、支柱として機能する。
ディフューザ部16には第2のベーン(案内羽根)23が設けられている。なお、図3では本来見えない位置にある第2のベーン23を説明のため、敢えて手前に位置するようにして図示している。第2のベーン23はディフューザ流路の流路壁部16b側に設けられている。第2のベーン23は周方向に沿って複数設けられている。第2のベーン23は流路壁部16bに設けられた支持軸24で軸支されている。支持軸24は例えば長穴により主に前進、後退方向に所定の自由度を有して移動可能に設けることができる。第2のベーン23は支持軸24周りの回転により機械的に姿勢を変化させることができる。
シュラウドプレート21には係合部21aが設けられている。係合部21aは第2のベーン23それぞれに対応させて設けられている。係合部21aは切り込み部21aaを有している。切り込み部21aaはシュラウドプレート21のうち、支持軸24に対向する部分に設けられている。切り込み部21aaは、シュラウドプレート21の外周から、支持軸24の延伸方向に沿って切り込むようにして形成されている。第2のベーン23の先端部23aは、シュラウドプレート21が前進した状態で、切り込み部21aaを介して係合部21aに挿入されている。
第2のベーン23は、シュラウドプレート21が前進した状態でディフューザ流路に起立した状態となる。このときには第2のベーン23がシュラウドプレート21に当接することで、起立した状態が保持される。一方、シュラウドプレート21が後退した場合、第2のベーン23は次のようにして横倒しになる。
第2のベーン23は横倒しされる方向に張り出した先端部23aを有している。先端部23aは滑らかな曲面で形成されている。一方、係合部21aは、先端部23aの後方側(張り出した側と反対側)に対応させて設けられた突起部21abを有している。このため、シュラウドプレート21が後退した場合、先端部23aは突起部21abに衝突する。結果、第2のベーン23は先端部23aが張り出している側に向かって倒れ始める。
また係合部21aは収容部21acを有している。収容部21acは、シュラウドプレート21が後退した状態で、横倒しになる第2のベーン23がシュラウドプレート21の上面から張り出さないよう、第2のベーン23を収容可能な形状に形成されている。このため第2のベーン23はシュラウドプレート21が後退した状態で横倒しになる。第2のベーン23が倒れる方向は、コンプレッサ11の軸方向に沿って見た場合に、図2に矢印Fで示すように外側に設定されている。
図5はシュラウドプレート21が後退した状態で、図1に示すディフューザ部16を拡大して示す図である。図6はシュラウドプレート21が後退した状態で、図2に示す矢印Aに沿って見たディフューザ部16を示す図である。なお、図5は図3と同様にして第2のベーン23を示している。また図6は図4と同様にシュラウドプレート21の上面を上にした状態で示している。
シュラウドプレート21が後退した状態において、第2のベーン23は係合部21aにはめ合わされる。また、第1のベーン22は図5に破線で示すように、流路壁部16bに設けられたスリットに挿入される。シュラウドプレート21が後退した状態から前進する場合に関しては、第2のベーン23がシュラウドプレート21に押されながら起き上がり、起立した状態になる。
このように第2のベーン23は、シュラウドプレート21の前進、後退動作により、ディフューザ流路に起立した状態と、横倒しになった状態との間で姿勢が変化する機械式の可動ベーンとなっている。すなわち、第2のベーン23は前進、後退するシュラウドプレート21との機械的な係合により姿勢が変化する機械式の可動ベーンとなっている。
次にコンプレッサ11の作用効果について説明する。コンプレッサ11はシュラウドプレート21が前進した状態で、図3、図4に示すように第1および第2のベーン22、23がディフューザ流路に配置され、ベーンド状態となる。またシュラウドプレート21が後退した状態で、図5、図6に示すように第1のベーン22がスリットに挿入されるとともに、第2のベーン23がシュラウドプレート21から張り出さないように収容され、ベーンレス状態となる。
このようにしてベーンド状態とベーンレス状態とを切り替えるコンプレッサ11では、合わせて十数枚になるベーン22、23の数を次のように設定できる。すなわち、コンプレッサ11では支柱を兼ねる第1のベーン22を周方向に均等に数枚(例えば2、3枚)配置し、残りを第2のベーン23とすることができる。そしてこれにより、第1のベーン22の数を低減し、高精度加工部位の低減による低コスト化を図ることができる。
また第1のベーン22の数を低減することで、高精度加工部位の精度確保も容易となる。このため、スリット、第1のベーン22間でかじりが発生することに対しても信頼性を高めることができる。またこれにより、第1のベーン22を支柱として好適に利用できる。
また第1のベーン22の数を低減することで、スリット、第1のベーン22間に形成されるクリアランスの数も低減できる。このため、高精度加工部位の精度確保が容易になることとも相俟って、クリアランスからの流体漏れに起因する圧縮効率の低下も抑制できる。
また第2のベーン23をシュラウドプレート21の前進、後退動作により姿勢が変化する機械式の可動ベーンとしたことで、アクチュエータの追加も抑制できる。
また第1のベーン22の数を低減することで、スリット、第1のベーン22間に形成されるクリアランスの数も低減できる。このため、高精度加工部位の精度確保が容易になることとも相俟って、クリアランスからの流体漏れに起因する圧縮効率の低下も抑制できる。
また第2のベーン23をシュラウドプレート21の前進、後退動作により姿勢が変化する機械式の可動ベーンとしたことで、アクチュエータの追加も抑制できる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば上述した実施例ではコスト面を含め、圧縮効率の観点から好適であることから、シュラウドプレート21が可動部材である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、可動部材は例えばディフューザ流路の流路壁部背後に設けられてもよい。この場合に第2の案内羽根の姿勢を変化させるには、可動部材と第2の案内羽根との間で例えばシール部材等による流体漏れの防止を考慮に入れた適宜の機械的な係合構造を適用できる。
例えば上述した実施例ではコスト面を含め、圧縮効率の観点から好適であることから、シュラウドプレート21が可動部材である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、可動部材は例えばディフューザ流路の流路壁部背後に設けられてもよい。この場合に第2の案内羽根の姿勢を変化させるには、可動部材と第2の案内羽根との間で例えばシール部材等による流体漏れの防止を考慮に入れた適宜の機械的な係合構造を適用できる。
コンプレッサ 11
ディフューザ部 16
流路壁部 16a、16b
シュラウドプレート 21
係合部 21a
第1のベーン 22
第2のベーン 23
支持軸 24
ディフューザ部 16
流路壁部 16a、16b
シュラウドプレート 21
係合部 21a
第1のベーン 22
第2のベーン 23
支持軸 24
Claims (1)
- ディフューザ流路を有するディフューザ部と、
前記ディフューザ流路に出没する第1の案内羽根と、
前記第1の案内羽根が設けられ、前記第1の案内羽根の出没とともに前進、後退動作する可動部材と、
前記可動部材の前進、後退動作により、前記ディフューザ流路に起立した状態と、横倒しになった状態との間で姿勢が変化する第2の案内羽根と、を備えた遠心圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010182632A JP2012041844A (ja) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | 遠心圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010182632A JP2012041844A (ja) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | 遠心圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012041844A true JP2012041844A (ja) | 2012-03-01 |
Family
ID=45898442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010182632A Pending JP2012041844A (ja) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | 遠心圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012041844A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012212410A1 (de) * | 2012-07-16 | 2014-01-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Paralleldiffusor für eine Fluidmaschine |
WO2015019901A1 (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | 株式会社Ihi | 遠心圧縮機及び過給機 |
-
2010
- 2010-08-17 JP JP2010182632A patent/JP2012041844A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012212410A1 (de) * | 2012-07-16 | 2014-01-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Paralleldiffusor für eine Fluidmaschine |
WO2015019901A1 (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | 株式会社Ihi | 遠心圧縮機及び過給機 |
CN105339675A (zh) * | 2013-08-06 | 2016-02-17 | 株式会社Ihi | 离心压缩机以及增压器 |
US10066638B2 (en) | 2013-08-06 | 2018-09-04 | Ihi Corporation | Centrifugal compressor and turbocharger |
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