離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種不借助機械性單元而使向葉輪導(dǎo)流的流體在大流量時進行反回旋來提高壓力比、在小流量時進行正回旋來避免喘振，且能夠確保大的工作范圍的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)，吸氣管結(jié)構(gòu)(10)在具有安裝于旋轉(zhuǎn)軸的葉輪(12)和收容葉輪(12)的外殼(4)的離心流體機械(1)中，用于將在與旋轉(zhuǎn)軸線(3)大致正交的方向上流動的流體(f)經(jīng)由沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向突出設(shè)置的外殼(4)的吸入管部(4a)而向收容于外殼(4)的葉輪(12)的旋轉(zhuǎn)中心(12a)導(dǎo)流，其中，具備在與旋轉(zhuǎn)軸線(3)大致正交的方向上延伸的流入部(14)和將流入部(14)與外殼(4)的吸入管部(4a)連接的過渡部(16)，存在有如下所述的假想平面(20)，該假想平面(20)與旋轉(zhuǎn)軸線(3)正交且通過流入部(14)的流路截面，并且該假想平面(20)與旋轉(zhuǎn)軸線(3)的交點(22)位于過渡部(16)的內(nèi)部。
【專利說明】離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作為流體機械的一種的離心壓縮機、斜流壓縮機、離心鼓風機及斜流鼓風機(以下，將它們總稱為離心流體機械)的吸氣管結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]在搭載于車輛或船舶的渦輪增壓器或渦輪制冷機中使用具備以高速旋轉(zhuǎn)的葉輪并利用離心力使流體升壓的離心壓縮機。該離心壓縮機要求大的工作范圍，但是當向離心壓縮機導(dǎo)流的流體的流量減少時，噴出壓力發(fā)生脈動而產(chǎn)生使運轉(zhuǎn)狀態(tài)變得不穩(wěn)定的喘振，成為工作極限。由此，在離心壓縮機中為了確保大的工作范圍，需要減少喘振發(fā)生的極限流量。
[0003]為了減少上述的極限流量，如圖13(a)所示，使向葉輪導(dǎo)流的流體在與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上回旋(正回旋)是有效的。在此，圖13(a)是表示在轉(zhuǎn)速一定的情況下使向葉輪導(dǎo)流的流體正回旋時的壓縮機的性能特性的變化的坐標圖。從該圖13(a)也可知，當使向葉輪導(dǎo)流的流體正回旋時，喘振線向坐標圖的左側(cè)移動，喘振發(fā)生的極限流量減小。然而，當使向葉輪導(dǎo)流的流體正回旋時，最大流量也下降，因此工作范圍自身無法擴展。
[0004]另一方面，在大流量時，要求高壓力比。為了實現(xiàn)高壓力比，如圖13(b)所示，使向葉輪導(dǎo)流的流體在與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上回旋(反回旋)是有效的。在此，圖13(b)是表示在轉(zhuǎn)速一定的情況下使向葉輪導(dǎo)流的流體反回旋時的壓縮機的性能特性的變化的坐標圖。從該圖13(b)也可知，當使向葉輪導(dǎo)流的流體反回旋時，性能曲線向坐標圖的右上側(cè)移動，壓力比提高。然而，當使向葉輪導(dǎo)流的流體反回旋時，喘振線也向坐標圖的右側(cè)移動，因此工作范圍自身變窄。
[0005]在專利文獻I中公開了一種事先回旋產(chǎn)生裝置，其在汽車用渦輪增壓器的離心壓縮機中，利用促動器等使由空氣偏向葉片構(gòu)成的可變機構(gòu)工作，由此使向葉輪導(dǎo)流的流體在大流量時能夠進行反回旋、在小流量時能夠進行正回旋。根據(jù)該專利文獻I的事先回旋產(chǎn)生裝置，如圖14所示，在大流量時通過對反回旋流進行導(dǎo)流而能夠提高壓力比，在小流量時通過對正回旋流進行導(dǎo)流而能夠避免喘振。而且，由于工作范圍的最大流量也不下降，因此能夠確保大的工作范圍。
[0006]【在先技術(shù)文獻】
[0007]【專利文獻】
[0008]【專利文獻I】日本專利第4464661號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]【發(fā)明要解決的課題】
[0010]然而，上述的專利文獻I的事先回旋產(chǎn)生裝置是通過促動器等對可變機構(gòu)進行操作的機械式的事先回旋產(chǎn)生裝置，存在導(dǎo)致裝置的大型化或高成本化的問題。尤其是在汽車用的渦輪增壓器中，對裝置的小型化、低成本化的要求強烈，采用機械性單元并不現(xiàn)實。
[0011]本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)的課題而作出的發(fā)明，其目的在于提供一種不借助機械性單元而對吸氣管的形狀等下功夫，由此使向葉輪導(dǎo)流的流體在大流量時進行反回旋來提高壓力比、在小流量時進行正回旋來避免喘振，且能夠確保大的工作范圍的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)。
[0012]【用于解決課題的方案】
[0013]本發(fā)明是為了實現(xiàn)上述那樣的現(xiàn)有技術(shù)的課題及目的而發(fā)明的，
[0014]本發(fā)明的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)在具有安裝于旋轉(zhuǎn)軸的葉輪和收容該葉輪的外殼的離心流體機械中，用于將在與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向大致正交的方向上流動的流體，經(jīng)由沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向突出設(shè)置的所述外殼的吸入管部而向收容于所述外殼的葉輪的旋轉(zhuǎn)中心導(dǎo)流，所述離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)的特征在于，
[0015]具備在與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向大致正交的方向上延伸的流入部和將該流入部與所述外殼的吸入管部連接的過渡部，
[0016]構(gòu)成為存在有如下所述的假想平面，所述假想平面構(gòu)成為與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向正交且通過所述流入部的流路截面，并且所述假想平面與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向線的交點位于所述過渡部的內(nèi)部。
[0017]本發(fā)明的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)是用于將在與旋轉(zhuǎn)軸的軸向大致正交的方向上流動的流體向葉輪的旋轉(zhuǎn)中心導(dǎo)流的吸氣管結(jié)構(gòu)，如上述那樣，構(gòu)成為存在有如下所述的假想平面，該假想平面構(gòu)成為與旋轉(zhuǎn)軸的軸向正交且通過流入部的流路截面，并且該假想平面與旋轉(zhuǎn)軸的軸向線的交點位于過渡部的內(nèi)部。這樣構(gòu)成的本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)成為在外殼的吸入管部的緊前急劇彎曲的形狀。
[0018]因此，從流入部通過過渡部朝向外殼的吸入管部的流體的流動(主流)在吸入管部的緊前急劇地變化，由此在該主流產(chǎn)生紊亂。此時，小流量時由于壓力比高，因此由葉輪賦予了回旋流的流體向葉輪上游逆流，該逆流向過渡部流入，從而使流動紊亂的主流產(chǎn)生正方向的回旋流。另一方面，大流量時壓力比低，而且在過渡部中流動的主流的流速也加快，因此不會產(chǎn)生由逆流引起的回旋流。由此，根據(jù)這樣的本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)，向葉輪導(dǎo)流的流體僅在小流量時產(chǎn)生正方向的回旋流，由此能夠避免喘振。而且，不使工作范圍的最大流量下降，而能夠確保大的工作范圍。
[0019]在上述發(fā)明中，從正面觀察所述葉輪的旋轉(zhuǎn)中心的主視下的所述吸氣管結(jié)構(gòu)的形狀從所述流入部側(cè)朝向所述過渡部側(cè)而向與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向彎曲。即，在主視下葉輪向順時針方向旋轉(zhuǎn)時，從流入部側(cè)朝向過渡部側(cè)而向左側(cè)彎曲，在葉輪向逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，從流入部側(cè)朝向過渡部側(cè)而向右側(cè)彎曲。
[0020]這樣，若吸氣管結(jié)構(gòu)向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向彎曲，則在大流量時，在吸氣管結(jié)構(gòu)中流動的主流相對于葉輪的旋轉(zhuǎn)方向而成為反旋轉(zhuǎn)的回旋流并流入葉輪，因此能夠提高壓力比。另一方面，在小流量時，上述的逆流的影響強，向葉輪導(dǎo)流的流體保持正方向的回旋流的狀態(tài)。由此，根據(jù)這樣的本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)，在大流量時使向葉輪導(dǎo)流的流體反回旋而能夠提高壓力比，在小流量時使向葉輪導(dǎo)流的流體正回旋而能夠避免喘振。而且，不使工作范圍的最大流量下降，而能夠確保大的工作范圍。
[0021]另外，在上述發(fā)明中，設(shè)所述過渡部的全長為L、與所述流入部連接的所述過渡部的一端的流路截面積為Al、與所述吸入管部連接的所述過渡部的另一端的流路截面積為A2、距所述過渡部的一端的距離為LI的位置的所述過渡部的流路截面積為A3時，所述過渡部的至少一部分區(qū)間優(yōu)選滿足下述式(I)的關(guān)系，
[0022]A3>A1-(A1-A2) XL1/L...(I)
[0023](其中，0〈L1〈L)。
[0024]若這樣構(gòu)成，則在過渡部的一端與另一端之間形成流路截面大的區(qū)間，因此在小流量時，逆流容易到達過渡部的上游側(cè)，相對于主流能夠產(chǎn)生更強的正方向的回旋流。
[0025]另外，在上述發(fā)明中，若所述過渡部的一部分區(qū)間的流路截面形成為非圓形狀，則在小流量時，逆流更容易到達過渡部的上游側(cè)，由主流產(chǎn)生強的正方向的回旋流，因此優(yōu)選。
[0026]這樣構(gòu)成的本發(fā)明的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)作為汽車用渦輪增壓器的離心壓縮機而能夠特別適當?shù)厥褂谩?br> [0027]【發(fā)明效果】
[0028]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種不借助機械性單元而在大流量時使向葉輪導(dǎo)流的流體進行反回旋來提高壓力比、在小流量時使向葉輪導(dǎo)流的流體進行正回旋來避免喘振，且能夠確保大的工作范圍的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的汽車用渦輪增壓器的離心壓縮機的簡圖。
[0030]圖2A是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的圖，(a)是從側(cè)方觀察旋轉(zhuǎn)軸線而得到的側(cè)視圖，(b)是從正面觀察葉輪而得到的主視圖。
[0031]圖2B是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0032]圖3A是表示比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)的圖，(a)是從側(cè)方觀察旋轉(zhuǎn)軸線而得到的側(cè)視圖，(b)是從正面觀察葉輪而得到的主視圖。
[0033]圖3B是表示比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0034]圖4是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的流體的流動的示意圖。
[0035]圖5是表示圖4(a)的χ-χ截面處的流體的速度向量分布的圖。
[0036]圖6是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的流體的流動的示意圖。
[0037]圖7是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的流路截面積的坐標圖。
[0038]圖8是用于說明本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的過渡部的流路截面的示意圖。
[0039]圖9是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的各截面的圖。
[0040]圖10是表示比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)的各截面的圖。
[0041]圖1lA是表示本發(fā)明的另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)的圖，(a)是從側(cè)方觀察旋轉(zhuǎn)軸線而得到的側(cè)視圖，(b)是從正面觀察葉輪而得到的主視圖。
[0042]圖1lB是表示本發(fā)明的另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0043]圖12是表不本發(fā)明的另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)的流路截面積的坐標圖。
[0044]圖13中，(a)是表示在轉(zhuǎn)速一定的情況下，使向葉輪導(dǎo)流的流體正回旋時的壓縮機的性能特性的變化的坐標圖，(b)是表示在轉(zhuǎn)速一定的情況下，使向葉輪導(dǎo)流的流體反回旋時的壓縮機的性能特性的變化的坐標圖。
[0045]圖14是表示在小流量時使向葉輪導(dǎo)流的流體正回旋、在大流量時使向葉輪導(dǎo)流的流體反回旋時的壓縮機的性能特性的變化的坐標圖。

【具體實施方式】
[0046]以下，關(guān)于本發(fā)明的實施方式，基于附圖更詳細地進行說明。
[0047]但是，本發(fā)明的范圍并未限定為以下的實施方式。以下的實施方式記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對配置等只要沒有特別記載，就不是將本發(fā)明的范圍僅限定于此，只不過是說明例。
[0048]另外，在以下的說明中，說明了將本發(fā)明應(yīng)用于汽車用渦輪增壓器的離心壓縮機的吸氣管結(jié)構(gòu)的情況，但本發(fā)明的用途沒有限定于此。
[0049]圖1是示出了應(yīng)用本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的汽車用渦輪增壓器的離心壓縮機作為本發(fā)明的一實施例的簡圖。如圖1所示，該汽車用渦輪增壓器I具備:收容有壓縮器轉(zhuǎn)子(葉輪)的壓縮器外殼4(外殼)；收容有旋轉(zhuǎn)軸的軸承外殼5 ;收容有渦輪轉(zhuǎn)子的渦輪外殼
6。上述壓縮器轉(zhuǎn)子及渦輪轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)軸而安裝在同軸上，利用向渦輪外殼6流入的廢氣而使渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由此安裝在同軸上的壓縮器轉(zhuǎn)子也旋轉(zhuǎn)。
[0050]另外，在壓縮器外殼4的正面(從圖1的A方向觀察到的面)上沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向突出設(shè)置有吸入管部4a。而且，在該吸入管部4a連接有本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10，在該吸氣管結(jié)構(gòu)10上連接有沿著與旋轉(zhuǎn)軸線3 (旋轉(zhuǎn)軸的軸向線)大致正交的方向延伸的吸氣通路18。而且，在沿著壓縮器外殼4的周向延伸設(shè)置的渦旋部4b上連接有排氣管8。本實施方式的離心壓縮機2由這些壓縮器外殼4、排氣管8及吸氣管結(jié)構(gòu)10構(gòu)成。并且，通過壓縮器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在吸氣通路18中流動的空氣等流體f流過吸氣管結(jié)構(gòu)10，經(jīng)由吸入管部4a而向收容在壓縮器外殼4內(nèi)的壓縮器轉(zhuǎn)子的正面導(dǎo)流。
[0051]接著，關(guān)于本發(fā)明的離心壓縮機的吸氣管結(jié)構(gòu)，與比較例進行對比而詳細地進行說明。
[0052]圖2A是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的圖，(a)是從側(cè)方觀察旋轉(zhuǎn)軸線而得到的側(cè)視圖，(b)是從正面觀察壓縮器轉(zhuǎn)子而得到的主視圖。而且，圖2B是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的立體圖。需要說明的是，圖2A中的箭頭fl、f2表示小流量時的主流fl及逆流f2的流動方向，圖2A中的雙點劃線110是表示比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)110的形狀的線。
[0053]而且，圖3A是表示比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)的圖，(a)是從側(cè)方觀察旋轉(zhuǎn)軸線而得到的側(cè)視圖，(b)是從正面觀察葉輪而得到的主視圖。而且，圖3B是表示本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)的立體圖。在此，比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)110是本
【發(fā)明者】們基于相對于以往的吸氣管結(jié)構(gòu)的一般性的設(shè)計思想而作為將在與旋轉(zhuǎn)軸線103大致正交的方向上流動的流體f盡量減少損失且能夠迅速地向壓縮器轉(zhuǎn)子112的旋轉(zhuǎn)中心112a導(dǎo)流的吸氣管結(jié)構(gòu)而設(shè)計的。
[0054]如圖2A及圖2B所示，本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10具備:與上述的吸氣通路18連接的流入部14 ;一端16a與流入部14連接且另一端16b與壓縮器外殼4的吸入管部4a的開口端連接的過渡部16。而且，如圖2A(b)的箭頭r所示，收容于壓縮器外殼4的壓縮器轉(zhuǎn)子12被收容成以壓縮器轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)中心12a為中心在主視觀察下向順時針方向r旋轉(zhuǎn)。
[0055]流入部14在與旋轉(zhuǎn)軸線3大致正交的方向上筆直地延伸，流入部14的流路截面不變化。在此，大致正交是指流入部14的延伸方向與旋轉(zhuǎn)軸線3的交角成大致接近直角的角度，具體而言是指處于75度?105度的范圍的情況。另一方面，過渡部16中一端16a相對于旋轉(zhuǎn)軸線3而大致水平地定向，且另一端16b相對于旋轉(zhuǎn)軸線3而垂直地定向。而且，過渡部16的流路截面如后述那樣以中途的流路截面擴大的方式形成。
[0056]另外，如圖2A所示，本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10與比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)110相比，在側(cè)視觀察下，成為向側(cè)視觀察的彎曲部分的外側(cè)及內(nèi)側(cè)這兩側(cè)鼓出的形狀。而且在主視觀察下，成為向主視觀察的彎曲部分的內(nèi)側(cè)鼓出的形狀。
[0057]并且，本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10如圖2B所示，存在有假想平面20，該假想平面20構(gòu)成為與旋轉(zhuǎn)軸線3正交且通過流入部14的流路截面，并且該假想平面20與旋轉(zhuǎn)軸線3的交點22位于過渡部16的內(nèi)部。圖2B的假想平面20通過流入部14的上游端14a的中心
15。相對于此，在比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)110中，如圖3B所示，不存在構(gòu)成為與旋轉(zhuǎn)軸線103正交且通過流入部114的流入截面并且與旋轉(zhuǎn)軸線103的交點122位于過渡部116的內(nèi)部的假想平面。如圖3B所示，即使是最接近壓縮器外殼104的假想平面120，與所述旋轉(zhuǎn)軸線103的交點122也位于過渡部116的外部。
[0058]如此構(gòu)成的本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10與比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)110相比，其過渡部16成為在吸入管部4a的緊前急劇彎曲的形狀。因此，如圖4示意性所示，從吸氣通路18流入且從流入部14通過過渡部16朝向壓縮器外殼4的吸入管部4a的流體的流動(主流Π)在吸入管部4a的緊前急劇變化，在該主流fl產(chǎn)生紊亂。此時，在圖4(a)所示的小流量時由于壓力比高，因此向壓縮器外殼4流入的流體與壓縮器轉(zhuǎn)子12的表面發(fā)生碰撞而產(chǎn)生回旋流(逆流f2)，該逆流f2流入過渡部16。在本實施方式中，如圖2A(a)所示，逆流f2向過渡部16的側(cè)視觀察的彎曲部分的內(nèi)側(cè)的鼓出部分流入。并且，在流入壓縮器外殼4的流體fl產(chǎn)生正方向的回旋流。需要說明的是，在此，圖5示出圖4(a)的χ-χ截面的流體的速度向量分布。
[0059]另一方面，在圖4(b)所示的大流量時，壓力比低，而且在過渡部16中流動的主流f I的流速也迅速，因此不會產(chǎn)生由逆流f2引起的回旋流。主流f I被朝向壓縮器轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)中心12筆直地導(dǎo)流。即，在本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10中，僅在小流量時，在向壓縮器外殼4導(dǎo)流的流體產(chǎn)生正方向的回旋流。
[0060]另外，本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10如圖2A(b)所示，主視觀察的吸氣管結(jié)構(gòu)10的形狀從流入部14側(cè)朝向過渡部16的另一端16b側(cè)，向與壓縮器轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)方向r相反的方向，即逆時針方向彎曲。
[0061]這樣，若吸氣管結(jié)構(gòu)10向與壓縮器轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向彎曲，則如圖6示意性所示，在圖6(b)所示的大流量時,在吸氣管結(jié)構(gòu)10中流動的主流fl相對于壓縮器轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)方向r成為反旋轉(zhuǎn)的回旋流而向壓縮器轉(zhuǎn)子12流入。另一方面，在圖6(a)所示的小流量時，上述的逆流f2的影響強，因此向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體f I保持為正方向的回旋流的狀態(tài)。
[0062]S卩，在本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10中，不借助機械性單元，而能夠在大流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體反回旋、在小流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體正回旋。由此，能夠提供一種在大流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體反回旋而能夠提高壓力比、在小流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體正回旋而能夠避免喘振，且能夠確保大的工作范圍的吸氣管結(jié)構(gòu)10。
[0063]相對于此,在圖3A、3B所示的比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)110中，無論是大流量時還是小流量時，與壓縮器轉(zhuǎn)子112的旋轉(zhuǎn)方向r反向旋轉(zhuǎn)的回旋流向壓縮器轉(zhuǎn)子112流入。因此，在大流量時能夠提高壓力比，但是在小流量時容易產(chǎn)生喘振，而且也不能夠確保大工作范圍。
[0064]另外，在本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10中，流入部14的流路截面雖然不變化，但是過渡部16的流路截面如圖7所示，以使過渡部16的流路截面滿足下述式(I)地變化的方式形成。在此圖7是表示吸氣管結(jié)構(gòu)10的各位置處的流路截面積的坐標圖。需要說明的是，在下述式⑴中，L是過渡部16的全長，Al是過渡部16的一端16a的流路截面積，A2是過渡部16的另一端16b的流路截面積，A3是距過渡部16的一端16a的距離為LI的位置處的過渡部16的流路截面積。
[0065]A3>A1-(A1-A2) XL1/L...(I)
[0066](其中，0〈L1〈L)
[0067]如該圖7所示，距過渡部16的一端16a的距離為LI的位置處的流路截面積A3形成得比圖中的虛線7所示的截面積大。即本發(fā)明的過渡部16如圖8(a)示意性所示，呈一端16a與另一端16b之間的流路截面擴大的呈桶狀鼓出的形狀。相對于此，在比較例的過渡部116中，如圖8(b)示意性所示，一端116a的流路截面積Al變得最大且隨著朝向另一端116b而其流路截面積同樣地減小。
[0068]根據(jù)這樣的本發(fā)明的過渡部16，在一端16a與另一端16b之間形成有流路截面擴大的區(qū)間，因此如圖8(a)示意性所示，在小流量時逆流f2容易到達過渡部16的上游側(cè)。由此，由主流fl能夠產(chǎn)生強的正方向的回旋流。
[0069]另外如圖9所示，在本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10中，其過渡部16的流路截面形成為非圓形狀。相對于此，在比較例的吸氣管結(jié)構(gòu)I1中，如圖10所示，不僅是流入部114，而且過渡部116的流路截面也形成為圓形狀。
[0070]若這樣使過渡部16的流路截面形成為非圓形狀，則與比較例那樣過渡部116的流路截面形成為圓形的情況相比，在過渡部16中流動的流體的損失增大，相應(yīng)地，主流fl容易產(chǎn)生紊亂。因此，在小流量時，逆流f2更容易到達過渡部16的上游側(cè)，從而由主流fl產(chǎn)生強的正方向的回旋流。需要說明的是，這樣的非圓形狀的流路截面可以不形成在過渡部16的整個區(qū)間，只要至少形成在過渡部16的一部分區(qū)間即可。而且此時，至少在滿足上述式(I)的關(guān)系的區(qū)間中，若所述流路截面形成為非圓形狀，則逆流f2容易到達過渡部16的上游，由主流fl產(chǎn)生強的正方向的回旋流，在這一方面是有效的。
[0071]這樣本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10不借助機械性單元，而對吸氣管的形狀等下功夫，由此在大流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體反回旋而提高壓縮比，在小流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體正回旋而避免喘振，且能夠確保大的工作范圍。這樣的本發(fā)明的吸氣管結(jié)構(gòu)10在對裝置的小型化、低成本化要求強烈的汽車用的渦輪增壓器中，能夠特別優(yōu)選地使用。
[0072]以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選的方式，但本發(fā)明沒有限定為上述的方式，能夠進行不脫離本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的各種變更。
[0073]例如，圖1lA是表示本發(fā)明的另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)的圖，(a)是從側(cè)方觀察旋轉(zhuǎn)軸線而得到的側(cè)視圖，(b)是從正面觀察壓縮器轉(zhuǎn)子而得到的主視圖。而且，圖1lB是表示本發(fā)明的另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)的立體圖。需要說明的是，圖1lA中的箭頭H、f2表示小流量時的主流Π及逆流f2的流動方向。而且，該另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)與上述的實施方式基本上為同樣的結(jié)構(gòu)，對于同一結(jié)構(gòu)標注同一標號，省略其詳細說明。
[0074]該另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)10與上述的實施方式同樣,如圖1lB所不,存在構(gòu)成為與旋轉(zhuǎn)軸線3正交且通過流入部14的流路截面并且與旋轉(zhuǎn)軸線3的交點22位于過渡部16的內(nèi)部的假想平面20。圖1lB的假想平面20通過流入部14的上游端14a的中心15。然而，與上述的實施方式相比，不同點是側(cè)視觀察的彎曲部分更向外側(cè)較大地鼓出的點，如圖1lA(a)所示，在小流量時，逆流f2向所述側(cè)視觀察的外側(cè)的鼓出部分流入。需要說明的是，在主視觀察下，與上述的實施方式同樣，如圖1lA (b)所示，逆流f2向主視觀察的彎曲部分的外側(cè)流入，主流fl在主視觀察的彎曲部分的內(nèi)側(cè)流動。
[0075]這樣構(gòu)成的本發(fā)明的另一實施方式的吸氣管結(jié)構(gòu)10也與上述的實施方式同樣，在大流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體反回旋而提高壓縮比，在小流量時使向壓縮器轉(zhuǎn)子12導(dǎo)流的流體正回旋而避免喘振，且能夠確保大的工作范圍。
[0076]另外如圖12所示，該過渡部16的流路截面至少在另一端16b側(cè)的區(qū)間內(nèi)滿足上述式(I)的關(guān)系。若這樣構(gòu)成，則在小流量時，逆流f2至少容易到達滿足上述式(I)的區(qū)間，因此與上述的實施方式同樣，由主流fl能夠產(chǎn)生強的正方向的回旋流。
[0077]【工業(yè)實用性】
[0078]根據(jù)本發(fā)明，能夠適當?shù)厥褂米鳛殡x心壓縮機、離心鼓風機等離心流體機械、例如搭載于車輛或船舶的渦輪增壓器或渦輪制冷機等離心壓縮機中的吸氣管結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)，所述離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)在具有安裝于旋轉(zhuǎn)軸的葉輪和收容該葉輪的外殼的離心流體機械中，用于將在與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向大致正交的方向上流動的流體，經(jīng)由沿所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向突出設(shè)置的所述外殼的吸入管部而向收容于所述外殼的葉輪的旋轉(zhuǎn)中心導(dǎo)流，所述離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)的特征在于， 具備在與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向大致正交的方向上延伸的流入部和將該流入部與所述外殼的吸入管部連接的過渡部， 構(gòu)成為存在有如下所述的假想平面，所述假想平面構(gòu)成為與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向正交且通過所述流入部的流路截面，并且所述假想平面與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向線的交點位于所述過渡部的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 從正面觀察所述葉輪的旋轉(zhuǎn)中心的主視下的所述吸氣管結(jié)構(gòu)的形狀從所述流入部側(cè)朝向所述過渡部側(cè)而向與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向彎曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 設(shè)所述過渡部的全長為L、與所述流入部連接的所述過渡部的一端的流路截面積為Al、與所述吸入管部連接的所述過渡部的另一端的流路截面積為A2、距所述過渡部的一端的距離為LI的位置的所述過渡部的流路截面積為A3時，所述過渡部的至少一部分區(qū)間滿足下述式(I)的關(guān)系，
A3>A1-(A1-A2) XL1/L...(I) (其中，0〈L1〈L)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述過渡部的一部分區(qū)間的流路截面形成為非圓形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的離心流體機械的吸氣管結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述離心流體機械是汽車用渦輪增壓器的離心壓縮機。
【文檔編號】F04D29/66GK104169588SQ201380011346
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】富田勛, 東條正希, 橫山隆雄 申請人:三菱重工業(yè)株式會社