[发明专利]离心压缩机以及增压器

说明书

技术领域

本发明涉及利用离心力来压缩流体(包括空气等气体)的离心压缩机，尤其涉及离心压缩机中的扩压器的周边。

背景技术

近几年，对于在增压器、燃气轮机、工业用空气设备等中使用的离心压缩机进行了各种研究开发(参照专利文献1～专利文献3)。

一般的离心压缩机具备壳体。该壳体在内侧具有围板。在壳体内，能够绕其轴心旋转地设有叶轮。叶轮具备圆盘。该圆盘的毂部面从涡轮叶轮的轴向一侧朝向径向外侧延伸。在圆盘的毂部面，沿周向空开间隔地一体设有多个叶片。各叶片的前端缘沿壳体的围板延伸。

在壳体内的靠叶轮的出口侧，形成有使压缩了的流体(压缩流体)减速而升压的环状的扩压器(扩压流路)。并且，在壳体内的靠扩压器的出口侧，形成有与扩压器连通的涡旋部(涡旋流路)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-2305号公报

专利文献2：日本特开2006-220053号公报

专利文献3：日本特开2010-196542号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在离心压缩机的运转中，在扩压器的围板侧壁面的出口侧，产生随流路形状的急剧的变化而引起的流动的剥离(剥离漩涡)。另一方面，若流动的剥离发展，则扩压器的出口侧的有效流路面积减少。其结果，无法利用扩压器充分地使主流的流动减速，从而扩压器的静压恢复性能降低。并且，因扩压器的围板侧壁面的出口侧的流动的剥离所产生的低压部(堵塞部、低压区域、封闭区域)与涡旋内的主流的流动之间的碰撞(干涉)，在位于涡旋的下游侧的排出口(排出流路)内的流动中产生紊流，而离心压缩机的压缩机效率降低。

因此，本发明的目的在于提供能够解决上述的问题的离心压缩机以及增压器。

本发明的第一方案是一种离心压缩机，其利用离心力来压缩流体(包括空气等气体)，该离心压缩机的主旨在于，具备：壳体，其在内侧具有围板；叶轮，其能够旋转地设于上述壳体内；扩压器(扩压流路)，其形成于上述壳体内的上述叶轮的出口侧的径向外侧；涡旋部(涡旋流路)，其形成于上述壳体内的上述扩压器的出口侧，且与上述扩压器连通，在上述扩压器的围板侧壁面与上述涡旋部的壁面的边界(边界部)，向径向内侧凹下地形成有凹部。

此外，在本申请的说明书以及技术方案中，“设置”除了包括直接设置之外，还包括经由其它部件间接设置的意思，“一体设置”是包括一体形成的意思。并且，“轴向”是指叶轮的轴向，“径向”是指叶轮的径向。另外，“围板侧壁面”是指在向径向外侧延长壳体的围板而成的面侧存在的壁面。

本发明的第二方案是一种增压器，其主旨在于具备第一方案的离心压缩机。

发明的效果如下。

根据本发明，在上述离心压缩机的运转中，能够使上述扩压器的围板侧壁面的出口侧的剥离所产生的低压部、换言之使该剥离本身远离上述扩压器内的主流的流动。因此，能够抑制上述扩压器的出口侧的有效流路面积的减少，而能够利用上述扩压器充分地使主流的流动减速。并且，在上述扩压器的围板侧壁面的出口侧，能够使流动的剥离所产生的低压部的剥离远离上述涡旋部内的主流的流动。因此，能够缓和该低压部与上述涡旋部内的主流的流动之间的碰撞(干涉)，而能够抑制上述涡旋部的下游侧的主流的流动的紊流。由此，根据本发明，能够提高上述扩压器的静压恢复性能，并且能够实现上述离心压缩机的压缩机效率的提高。

附图说明

图1是图3中的向视部I的放大图。

图2(a)是图1中的向视部II的放大图，图2(b)以及图2(c)是表示凹部的不同形态的图。

图3是表示本发明的实施方式的离心压缩机等的正剖视图。

图4(a)是表示发明例的扩压器的周边的结构的示意图，图4(b)是表示比较例的扩压器的周边的结构的示意图。

图5(a)以及图5(b)是表示在大流量侧(阻气侧)的动作区域内生成低压部的区域的图，图5(a)是发明例的情况，图5(b)是比较例的情况。

图6(a)以及图6(b)是表示小流量侧(喘振侧)的动作区域内的涡旋部内以及扩压器内的静压分布的图，图6(a)是发明例的情况，图6(b)是比较例的情况。

图7是表示发明例以及比较例的情况下的流量与压缩机效率的关系的图。

具体实施方式

本发明基于以下说明的新的见解。