CN107407291A - 离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心压缩机，在壳体(40)上形成有：从叶轮室(45)朝向包含径向外侧(Dro)成分的方向延伸的叶轮侧连通路(51)、从叶轮侧连通路(51)朝向包含轴向前侧Daf成分的方向延伸的循环流路(52)、与向叶轮室(45)引导气体的吸入流路(41)和循环流路(52)连通的吸入侧连通路(55)。从轴线(Ar)到循环流路(52)中与吸入侧连通路(55)的连通位置为止的径向的尺寸(Ri)，比从轴线(Ar)到循环流路(52)中与叶轮侧连通路(51)的连通位置为止的径向的尺寸(Ro)大。与吸入侧连通路(55)的连通位置处的循环流路(52)的流路面积(Ao)比与叶轮侧连通路(51)的连通位置处的循环流路(52)的流路面积(Ai)大。

Description

离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器

技术领域

本发明涉及离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器。

背景技术

离心压缩机具备旋转轴、安装在旋转轴外周的叶轮、覆盖该叶轮的壳体。离心压缩机的叶轮将从轴向前侧流入的气体朝径向外侧引导。在壳体形成有向叶轮的轴向前侧引导气体的吸入流路、与吸入流路连通并收纳有叶轮的叶轮室、与叶轮室连通且供从叶轮向径向外侧输送的气体流入的排出流路。

这样的离心压缩机中，如果在壳体内流动的气体的流量变少，就会发生气体沿着气体流动方向激烈振动的称为喘振的现象。因此，对于离心压缩机，正在研究各种抑制该喘振的方法。

例如，在以下的专利文献1中公开了一种离心压缩机，通过使产生喘振的喘振极限向更小流量侧移动而扩展了工作区域。在该离心压缩机的壳体形成有：使壳体的叶轮室和吸入流路连通的腔室、或者将壳体的叶轮室和与壳体的吸入流路侧连接的吸入管连通的腔室。若像这样在壳体上形成腔室，即使从吸入流路经由叶轮室向排出流路流动的气体流量少，由于叶轮室内的气体的一部分经由腔室及吸入流路返回叶轮室，因此在叶轮室的上流侧部分的气体流量增加，从而能够抑制喘振。

现有技术文献

专利文献

专利文献1专利第3006215号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述专利文献1所记载的技术能够扩大离心压缩机的工作区域。但是，对于离心压缩机，希望工作区域进一步扩大。

于是，本发明的目的在于，提供一种能够扩大工作区域的离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器。

用于解决课题的技术方案

作为用于实现上述目的的发明的一方式的离心压缩机，具备：以轴线为中心进行旋转的旋转轴、安装于所述旋转轴的外周的叶轮、覆盖所述叶轮的壳体，所述叶轮具有轮毂和叶片，所述轮毂安装在所述旋转轴上，所述叶片在以所述轴线为中心的周向上隔开间隔在所述轮毂上设置有多个，通过与所述轮毂一体旋转，将从所述轴线延伸的轴向的一侧即轴向前侧流入的气体向相对于所述轴线的径向外侧引导，在所述壳体上形成有：在所述叶轮的所述轴向前侧引导气体的吸入流路、与所述吸入流路连通且收纳有所述叶轮的叶轮室、与所述叶轮室连通且供从所述叶轮向所述径向外侧输送的气体流入的排出流路、与所述叶轮室连通且从所述叶轮室朝向包含所述径向外侧成分的方向延伸的叶轮侧连通路、与所述叶轮侧连通路连通且从所述叶轮侧连通路朝向包含所述轴向前侧成分的方向延伸的循环流路、与所述循环流路和所述吸入流路连通的吸入侧连通路，吸入侧径尺寸为从所述轴线到所述循环流路中的与所述吸入侧连通路的连通位置的径向尺寸，叶轮侧径尺寸为从所述轴线到所述循环流路中的与所述叶轮侧连通路的连通位置的径向尺寸，所述吸入侧径尺寸比所述叶轮侧径尺寸大，并且，与所述吸入侧连通路的连通位置处的所述循环流路的流路面积比与所述叶轮侧连通路的连通位置处的所述循环流路的流路面积大。

在离心压缩机中，在流入吸入流路的气体流量少时，叶轮室内的压力变得比吸入流路内的压力高。因此，若是如该离心压缩机那样在压缩机壳体上形成有循环流路等，叶轮室内的气体的一部分就会经由循环流路等返回吸入流路。其结果是，在叶轮室内，轴向前侧部分的流量变得比叶轮侧连通路多。因此，在该离心压缩机中能够抑制喘振。即，在该离心压缩机中，能够使喘振极限线向小流量侧移动，扩大工作范围。

在从叶轮室经由叶轮侧连通路流入循环流路的气体的流动方向成分中，包含以轴线为中心回旋且与叶轮的旋转方向相同的成分。假设作为流动成分具有该回旋成分的气体经过循环流路、吸入侧连通路、吸入流路返回叶轮室，叶片的迎角就会变小。因此排出压变小，换言之，压力比变小。

在该离心压缩机中，循环流路的吸入侧径尺寸比循环流路的叶轮侧径尺寸大。因此在该离心压缩机中，能够使循环流路中的与吸入侧连通路的连通位置处的气体回旋成分的流速比循环流路中的与叶轮侧连通路的连通位置处的气体回旋成分的流速小。

另外，在该离心压缩机中，与吸入侧连通路的连通位置处的循环流路的流路面积比与叶轮侧连通路的连通位置处的循环流路的流路面积大。因此，在该离心压缩机中，不仅能够减小循环流路中的与吸入侧连通路的连通位置处的气体轴向成分的流速，而且还能够减小回旋成分的流速。

如上所述，在该离心压缩机中，能够减小流入叶轮室的空气的回旋成分的流速。其结果是，在该离心压缩机中，叶片的迎角增大，能够增大压力比。因此，在该离心压缩机中，能够使喘振极限线向高压力比侧移动。因此在该离心压缩机中，能够进一步扩大工作范围。

在此，在所述离心压缩机中，也可以是，在所述壳体上，形成有沿以所述轴线为中心的周向排列的多个所述循环流路，并且，形成有将在所述周向上相邻的所述循环流路相互隔开的分隔部。

在该离心压缩机中，由于分隔部的存在，能够抑制循环流路内的气体的回旋成分的流速。

在以上的任一方面的所述离心压缩机中，也可以是，所述吸入流路具有缩径部，所述缩径部形成以所述轴线为中心旋转对称的形状，流路面积随着朝向所述轴向的另一侧即轴向后侧而逐渐变小，所述吸入侧连通路中的对所述吸入流路的连通口，形成在所述缩径部中的划定流路的面上。

在该离心压缩机中，由于吸入流路具有随着朝向轴向后侧流路面积逐渐变小的缩径部，因此使得空气容易从外部经由吸入流路流入叶轮室。进而，在该离心压缩机中，由于在缩径部中的划定流路的面形成有吸入侧连通路的连通口，因此，通过该面上的静压降低效果，能够将吸入侧连通路内的气体高效地引导至吸入流路内。

其结果是，在该离心压缩机中，能够增加经过吸入流路流入叶轮室的气体的流量。因此在该离心压缩机中，能够使喘振极限线进一步向小流量侧移动，从而能够进一步扩大工作范围。

另外，在具有所述缩径部的所述离心压缩机中，也可以是，所述缩径部中的划定流路的面形成朝向靠近所述轴线的一侧凸出的曲面。

在该离心压缩机中，由于划定吸入流路的面的一部分形成朝向靠近轴线的一侧凸出的曲面，即形成喇叭口面，因此气体容易从外部经由吸入流路流入叶轮室。进而，在该离心压缩机中，由于在喇叭口面形成有吸入侧连通路的连通口，因此，通过该喇叭口面上的静压降低效果，能够将吸入侧连通路内的气体高效地引导至吸入流路内。

另外，在具有所述缩径部的任一所述离心压缩机中，也可以是，从所述轴线到所述吸入侧连通路的所述连通口的所述轴向前侧的边缘为止的径向尺寸，比所述吸入侧径尺寸小且比所述叶轮侧径尺寸大。

另外，在以上的任一所述离心压缩机中，也可以是，所述吸入侧连通路从所述循环流路和所述吸入侧连通路的边界折回，然后在朝向相对于所述轴线的径向内侧的同时朝向所述轴向的另一侧即轴向后侧延伸，与所述吸入流路连通。

在该离心压缩机中，无需加长壳体的轴向的尺寸，就能够加长叶轮室的气体的一部分经过叶轮侧连通路、循环流路及吸入侧连通路返回吸入流路为止的气体流路长度。当轴向的流路长度变长时，气体容易沿着轴向延伸的流路壁面，气体的回旋成分减少。因此，在该离心压缩机中，叶片的迎角变大，能够增大压力比。因此，在该离心压缩机中，能够进一步扩大工作范围。

另外，在以上的任一所述离心压缩机中，也可以是，设L为从所述循环流路中的与所述吸入侧连通路的连通位置到所述循环流路中的与所述叶轮侧连通路的连通位置的轴向尺寸，设do为与所述吸入侧连通路的连通位置处的与所述循环流路的流路面积相关的等效直径，设di为与所述叶轮侧连通路的连通位置处的与所述循环流路的流路面积相关的等效直径，此时，通过下式规定的扩展角2θ小于20°。

2θ＝2×tan((do－di)/2L)

循环流路内的流速的急剧减速，导致划定循环流路的壁面上的边界层的发达。因此，通过循环流路的气体的压力损失增大，流过循环流路的气体流量减少。于是，在该离心压缩机中，使扩展角2θ小于20°，以抑制流过循环流路的气体的流量减少。

另外，在以上的任一所述离心压缩机中，也可以是，从所述循环流路中的与所述吸入侧连通路的连通位置到所述循环流路中的与所述叶轮侧连通路的连通位置为止的轴向尺寸，为所述叶轮的最大外径即叶轮外径的0.25倍以上。

当轴向的流路长度变长时，气体会容易沿着在轴向延伸的流路的壁面，气体的回旋成分变少。于是，在该离心压缩机中，加长了从循环流路中的与吸入侧连通路的连通位置到循环流路中的与叶轮侧连通路的连通位置为止的轴向尺寸，减少了气体的回旋成分。

作为用于达成上述目的的发明的一方式的增压器，具备以上的任一项所述的离心压缩机和涡轮，所述涡轮具有：以所述轴线为中心进行旋转的涡轮旋转轴、安装于所述涡轮旋转轴的外周的涡轮叶轮、覆盖所述涡轮叶轮的涡轮壳体，所述涡轮旋转轴和所述离心压缩机的所述旋转轴位于同一轴线上且互相连结而一体旋转，从而形成增压器旋转轴。

发明效果

根据本发明的一方式，能够扩大离心压缩机的工作范围。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的离心压缩机的示意性主要部分剖视图。

图2是本发明第一实施方式的增压器的整体剖面图。

图3是用于说明扩展角的说明图。

图4是比较例2的离心压缩机的示意性主要部分剖视图。

图5是表示各离心压缩机的特性图。

图6是本发明第二实施方式的离心压缩机的示意性的主要部分剖视图。

图7是本发明第三实施方式的离心压缩机的示意性的主要部分剖视图。

图8是本发明第四实施方式的离心压缩机的示意性的主要部分剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的各种实施方式进行说明。

《离心压缩机及增压器的第一实施方式》

使用图1～图5，对离心压缩机及增压器的第一实施方式进行说明。

如图2所示，本实施方式的增压器具备由来自发动机的排放气体EX进行驱动的涡轮10、将空气A压缩后送入发动机的离心压缩机30、连结离心压缩机30和涡轮10的连结部20。

涡轮10具有以轴线Ar为中心进行旋转的圆柱状的涡轮旋转轴11、安装在涡轮旋转轴11的外周的涡轮叶轮12、覆盖涡轮叶轮12的涡轮壳体19。

离心压缩机30具有以轴线Ar为中心进行旋转的圆柱状的压缩机旋转轴31、安装在压缩机旋转轴31的外周的压缩机叶轮32、覆盖压缩机叶轮32的压缩机壳体40。

连结部20具有以轴线Ar为中心进行旋转的圆柱状的连结旋转轴21、覆盖连结旋转轴21的中央壳体29、将连结旋转轴21可旋转地支承的轴承28。轴承28被固定于中央壳体29的内周侧。

压缩机旋转轴31的轴线Ar、连结旋转轴21的轴线Ar及涡轮旋转轴11的轴线Ar位于同一轴线Ar上，以该顺序互向连接而一体旋转，构成增压器旋转轴。另外，压缩机壳体40、中央壳体29及涡轮壳体19互相连接而构成增压器壳体。

在此，将轴线Ar延伸的方向设为轴向Da，将该轴向Da的一侧设为轴向前侧Daf、将该轴向Da的另一侧设为轴向后侧Dab。本实施方式中，相对于连结部20，离心压缩机30设置于轴向前侧Daf，相对于连结部20，涡轮10设置于轴向后侧Dab。另外，将相对于轴线Ar的径向简称为径向Dr，将在径向Dr上远离轴线Ar的一侧设为径向外侧Dro，将在径向Dr上接近轴线Ar的一侧设为径向内侧DRi。另外，将以轴线Ar为中心的周向简称为周向Dc。

压缩机叶轮32为开式叶轮。该压缩机叶轮32具有安装在压缩机旋转轴31的外周的轮毂33和在周向Dc隔开间隔地设置在轮毂33上的多个叶片35。

若从轴向Da观察，轮毂33的形状为以轴线Ar为中心形成圆形，随着从轴向前侧Daf朝向轴向后侧Dab，其外径逐渐增大。进而，该轮毂33的形状为，随着从轴向前侧Daf朝向轴向后侧Dab，径向外侧Dro的表面即轮毂面34与子午剖面的边界线上的各位置处的切线从与轴线Ar大致平行的方向逐渐朝向径向Dr。

多个叶片35均设置于轮毂面34上。叶片35朝包含与轮毂面34垂直的方向成分的方向突出，沿着轮毂面34从轮毂面34的轴向前侧Daf延伸到轮毂面34的轴向后侧Dab的边缘。该叶片35的轴向前侧Daf的边缘形成前缘36，在该叶片35的轴向后侧Dab对着径向外侧Dro的边缘形成后缘37。另外，在该叶片35上，相对于轮毂面34的突出方向的前端形成尖端38。该叶片35的尖端38与压缩机壳体40的内周面相对。

在压缩机壳体40形成有：在压缩机叶轮32的轴向前侧Daf引导空气A的吸入流路41、与吸入流路41连通且收纳有压缩机叶轮32的叶轮室45、与叶轮室45连通且供从压缩机叶轮32向径向外侧Dro输送的气体流入的排出流路46。吸入流路41形成以轴线Ar为中心旋转对称的形状。来自吸入流路41的空气A，从压缩机叶轮32的多个叶片35的前缘36之间流入多个叶片35彼此之间。排出流路46具有从多个叶片35的后缘37向径向外侧Dro扩展的扩散部47和从扩散部47的径向外侧Dro的边缘向周向Dc的延伸的涡形部48。来自该排出流路46的空气A从发动机的进气歧管流入发动机的缸内。

进而，压缩机壳体40形成有：与叶轮室45连通且从叶轮室45朝向包含径向外侧Dro成分的方向延伸的叶轮侧连通路51、与叶轮侧连通路51连通且从叶轮侧连通路51朝向包含轴向前侧Daf成分的方向延伸的多个循环流路52、与多个循环流路52和吸入流路41连通的吸入侧连通路55。

叶轮侧连通路51在压缩机壳体40的划定叶轮室45的面中的叶轮室内面45ip开口，叶轮室内面45ip是朝着径向内侧DRi与压缩机叶轮32的尖端38相对的面。该开口形成于该叶轮室内面45ip上，与压缩机叶轮32的前缘36相比形成于轴向后侧Dab的位置，且与压缩机叶轮32的后缘37相比形成于轴向前侧Daf的位置。在本实施方式中，叶轮侧连通路51以轴线Ar为中心形成环状。即，叶轮侧连通路51从叶轮室45向包含径向外侧Dro成分的方向延伸，并且在以轴线Ar为中心的周向Dc上以360°扩展。因此，形成于该压缩机叶轮32侧通路的叶轮室内面45ip的开口，在以轴线Ar为中心的周向Dc上以360°开口。

多个循环流路52均从叶轮侧连通路51的径向外侧Dro端向包含轴向前侧Daf成分的方向延伸，并且在周向Dc上扩展。多个循环流路52在以轴线Ar为中心的周向Dc上排列。在周向Dc上相邻的循环流路52彼此间被压缩机壳体40的支撑杆(分隔部)62分隔。

吸入侧连通路55从多个循环流路52各自的轴向前侧Daf端向具有径向内侧DRi成分的方向延伸，与吸入流路41连通。吸入侧连通路55跟叶轮侧连通路51同样，在本实施方式中，也以轴线Ar为中心形成环状。

在压缩机壳体40中，多个循环流路52的径向内侧DRi且吸入流路41的径向外侧Dro的部分形成处置筒63。该处置筒63以轴线Ar为中心形成筒状。该处置筒63的轴向前侧Daf的边缘形成吸入侧连通路55的轴向后侧Dab的边缘。另外，该处置筒63的轴向后侧Dab的边缘形成叶轮侧连通路51的轴向前侧Daf的边缘。该处置筒63通过多个支撑杆(分隔部)62与压缩机壳体40中形成多个循环流路52的径向外侧Dro的部分的壳体主体61连接。

接着，使用图1对本实施方式的压缩机壳体40的各部分尺寸进行说明。

在此，将循环流路52中的与叶轮侧连通路51的连通位置作为循环流路52的入口53，将循环流路52中的对吸入侧连通路55的连通位置作为循环流路52的出口54。在本实施方式中，从轴线Ar到循环流路52的出口54的径向内侧DRi的边缘为止的尺寸即吸入侧径尺寸(以下，作为出口内径)Ro，如下式(1)所示，大于从轴线Ar到循环流路52的出口54的径向内侧DRi的边缘为止的尺寸即叶轮侧径尺寸(以下，作为入口内径)Ri。

Ro＞Ri·············(1)

本实施方式中，如下式(2)所示，在该循环流路52的出口54处的流路面积(以下，作为出口流路面积)Ao，大于在该循环流路52的入口53处的流路面积(作为入口流路面积)Ai。

Ao＞Ai·············(2)

本实施方式中，循环流路52中的从入口53到出口54的轴向Da的尺寸即循环流路52的流路长度L，如下式(3)所示，为压缩机叶轮32的最大径即叶轮外径D2的0.25倍以上。

L≧0.25×D2·········(3)

另外，本实施方式中，用下式(4)表示循环流路52的扩展角2θ小于20°。

2θ＝2×tan((do－di)/2L)＜20°··(4)

此外，式(4)中的L如前述，为循环流路52在轴向Da上的流路长度。另外，如图3所示，do为面积与出口流路面积Ao相关的等效直径，di为面积与入口流路面积Ai相关的等效直径。即，所谓扩展角2θ，就是假想流路为圆锥状的简单的扩散器，在该情况下连结流路的入口位置的边缘和流路的出口位置的边缘的线段与圆锥的轴所成的角θ的2倍角。此外，所谓与流路面积相关的等效直径，就是该流路面积的圆直径。

接着，为了说明本实施方式的作用效果，对离心压缩机的比较例1、2进行说明。

在比较例1的离心压缩机的压缩机壳体中，与本实施方式的离心压缩机30的压缩机壳体40同样地，形成有吸入流路、叶轮室及排出流路。但是，在比较例1的离心压缩机的压缩机壳体中未形成本实施方式的离心压缩机30的压缩机壳体40的叶轮侧连通路51、循环流路52及吸入侧连通路55。

另外，如图4所示，在比较例2的离心压缩机30x的压缩机壳体40x中，与本实施方式的离心压缩机30的压缩机壳体40同样地，形成有吸入流路41、叶轮室45、排出流路46，还形成有叶轮侧连通路51、循环流路52x及吸入侧连通路55。

但是，在比较例2中，循环流路52x的出口内径Ro和循环流路52x的叶轮侧径尺寸Ri相等。比较例2中，循环流路52x的出口流路面积Ao和循环流路52x的入口流路面积Ai相等。

在离心压缩机中，如果流入吸入流路的气体流量少，该吸入流路内的压力就会变得比叶轮室内的压力低。因此，若像本实施方式或者比较例2那样，在压缩机壳体40、40x中形成有循环流路52、52x等，则叶轮室45内的气体的一部分就会经由循环流路52、52x等返回吸入流路41。其结果是，在叶轮室45内，比叶轮侧连通路51靠轴向前侧Daf的部分的流量增多。

在本实施方式或者比较例2中，如果流入吸入流路41的气体流量少，虽然流过排出流路46的气体流量也会少，但是在叶轮室45内，比叶轮侧连通路51靠轴向前侧Daf的部分的流量却变得比流入吸入流路41的气体流量多，能够抑制喘振。因此，如图5所示，在作为本实施方式的各种方式的实施例1～4或者比较例2中，喘振极限线S1～S4、Sx2与比较例1中的喘振极限线Sx1相比朝小流量侧移动。因此，作为本实施方式的各种方式的实施例1～4或比较例2，与比较例1相比，能够扩大离心压缩机30的工作范围。此外，实施例1～4的离心压缩机是满足前式(1)～(4)的离心压缩机。但是如后所述，实施例1～4的离心压缩机中的循环流路的流路长度L互不相同。另外，在图5中，用实线描绘的多个曲线是表示在不同转速时的流量与压力比之间的关系的特性曲线。

但是，在从叶轮室45经由叶轮侧连通路51流入循环流路52、52x的空气A的气流中，包含以轴线Ar为中心的回旋且与压缩机叶轮32的旋转方向相同方向的成分。假设在比较例2中，当作为气流成分具有该回旋成分的空气A经过循环流路52x、吸入侧连通路55、吸入流路41返回叶轮室45时，由于叶片35的迎角变小，所以排出压变小、换言之，压力比变小。

在对以轴线Ar为中心进行回旋的气体不施加外力的情况下，下式(5)成立。

ci×Ri＝co×Ro·······(5)

此外，在式(5)中，ci表示循环流路的入口53处的空气A的回旋成分流速，co表示循环流路的出口54处的空气A的回旋成分流速。另外，在式(5)中，Ri表示回旋流路的入口内径，Ro表示循环流路52的出口内径。

因此，若像本实施方式那样，循环流路52的出口内径Ro比该循环流路52的入口内径Ri大，循环流路52的出口54中的空气A的回旋成分的流速co就会变得比循环流路52的入口53中的空气A的回旋成分的流速ci小。

另外，在本实施方式中，循环流路52的出口流路面积Ao比该循环流路52的入口流路面积Ai大。因此，在本实施方式中，循环流路52的出口54处的空气A的回旋成分流速co进一步变得比循环流路52的入口53处的空气A的回旋成分流速ci小。

因此，在本实施方式的离心压缩机30中，与比较例2的离心压缩机30x相比，能够减小流入叶轮室45的空气A的回旋成分流速。

在本实施方式的各种方式即实施例1～4中，实施例1是循环流路52的流路长度L为0.25×D的离心压缩机30。实施例2是循环流路52的流路长度L为0.50×D的离心压缩机30。实施例3是循环流路52的流路长度L为0.64×D的离心压缩机30。实施例4是循环流路52的流路长度L为0.89×D的离心压缩机30。即，在实施例1～4中，实施例1的流路长度L最短，随着变为实施例2、实施例3、实施例4，流路长度L变长。

如图5所示，在实施例1～4中，实施例1的喘振极限线S1最靠大流量侧，随着变为实施例2、实施例3、实施例4，喘振极限线向小流量侧移动。即，随着循环流路52的流路长度L变长，喘振极限线向小流量侧变化，从而能够扩大离心压缩机30的工作范围。这是因为，受循环流路52与空气A之间的摩擦等的影响，随着循环流路52的流路长度L变长，在空气A的气流中，不仅轴向Da的速度成分变小，回旋成分也会变小。于是，在本实施方式中，将循环流路52的流路长度L设为0.25×D以上。

但是，在本实施方式中，如上所述，通过使循环流路52的出口流路面积Ao变得大于该循环流路52的入口流路面积Ai，减小循环流路52内的空气A的流速。但是，在循环流路52内的急剧减速会导致划定循环流路52的壁面上的边界层的发达。因此，通过循环流路52的气体的压力损失增大，流过循环流路52的气体流量减少。于是，在本实施方式中，使用式(5)，如上所述使扩展角2θ小于20°，抑制流过循环流路52的空气A的流量减少。由该式(5)还可理解，为了减小扩展角2θ，优选地，循环流路52的流路长度长。

即，无论是为了减少回旋成分，还是为了减小扩展角2θ，循环流路52的流路长度L均优选为较长。从该观点出发，循环流路52的流路长度为0.25×D以上，如果可能，优选为0.50×D以上。但是，若循环流路52的流路长度L变长，就会导致压缩机壳体40沿轴向Da加长。因此，优选对减少回旋成分且减小扩展角和压缩机壳体40的加长进行权衡，以决定循环流路52的流路长度L。

《离心压缩机的第二实施方式》

使用图6对离心压缩机的第二实施方式进行说明。

本实施方式的离心压缩机30a和第一实施方式的离心压缩机30同样，也具有压缩机叶轮32及压缩机壳体40a。压缩机叶轮32的构成与第一实施方式相同。

在本实施方式的压缩机壳体40a中，也与第一实施方式的离心压缩机30的压缩机壳体40同样地，形成有吸入流路41a、叶轮室45、排出流路46、叶轮侧连通路51、多个循环流路52及吸入侧连通路55a。但是，本实施方式的压缩机壳体40a中的吸入流路41a及吸入侧连通路55a的形状与第一实施方式不同。

本实施方式的吸入流路41a形成以轴线Ar为中心旋转对称的形状，具有随着从轴向前侧Daf朝向轴向后侧Dab流路面积逐渐变小的缩径部42。该缩径部42形成以轴线Ar为中心的喇叭口形状。因此，在该缩径部42中的划定流路的面形成朝向靠近轴线Ar的一侧即径向内侧DRi的光滑凸状的喇叭口面42f。

吸入侧连通路55a中对吸入流路41a的连通口55o，在缩径部42中的划定流路的喇叭口面42f上形成。在该吸入侧连通路55a中，以吸入侧连通路55a为基准的轴向后侧Dab的部分和第一实施方式同样，由处置筒63a形成。另外，该吸入侧连通路55a中，以吸入侧连通路55a为基准的轴向前侧Daf的部分由壳体主体61和喇叭口帽65形成。

本实施方式的处置筒63a的内周面形成喇叭口面42f的轴向后侧Dab的部分。因此，由处置筒63a的内周面划定的流路，其流路面积随着从轴向前侧Daf朝向轴向后侧Dab而逐渐变小。

喇叭口帽65形成以轴线Ar为中心旋转对称的形状。该喇叭口帽65被固定于壳体主体61的轴向前侧Daf且壳体主体61的径向内侧DRi。该喇叭口帽65自处置筒63a起朝轴向前侧Daf隔开间隔而固定于壳体主体61上。该处置筒63a与喇叭口帽65之间成为吸入侧连通路55a。处置筒63a的内周面形成喇叭口面42f的轴向前侧Daf的部分。因此，被喇叭口帽65的内周面划定的流路，其流路面积随着从轴向前侧Daf朝向轴向后侧Dab而逐渐变小。

本实施方式的压缩机壳体40a和第一实施方式的压缩机壳体40同样，也满足式(1)～式(4)所示的关系。进而，在本实施方式中，从轴线Ar到吸入侧连通路55a的连通口55o中的轴向前侧Daf的边缘为止的尺寸，换言之，从轴线Ar到喇叭口帽65的径向内侧DRi且轴向前侧Daf的边缘为止的尺寸Rc，如下式(6)所示，比出口内径Ro小，且比入口内径Ri大。

Ro＞Rc＞Ri··········(6)

由于本实施方式满足上式(6)，因此由吸入侧连通路55a的连通口55o周围的喇叭口面42f划定的流路，随着朝向轴向后侧Dab被光滑地缩径。

本实施方式的压缩机壳体40a和第一实施方式的压缩机壳体40同样，也满足式(1)～式(4)所示的关系，所以能够减小流入叶轮室45的空气A的回旋成分流速，能够扩大离心压缩机30a的工作范围。

另外，本实施方式的划定吸入流路41a的面的一部分构成喇叭口面42f，空气A容易从外部经由吸入流路41a流入叶轮室45。进而，本实施方式中，由于在喇叭口面42f形成有吸入侧连通路55a对吸入流路41a的连通口55o，因此能够利用该喇叭口面42f上的静压降低效果，将吸入侧连通路55a内的空气A高效地向吸入流路41a内引导。

其结果是，在本实施方式中，与第一实施方式相比，能够使经过吸入流路41a流入叶轮室45的空气A的流量增加。因此，在本实施方式中，与第一实施方式相比，能够将喘振极限线进一步向小流量侧移动，能够进一步扩大离心压缩机30a的工作范围。

《离心压缩机的第三实施方式》

使用图7对离心压缩机的第三实施方式进行说明。

本实施方式的离心压缩机30b也与第一及第二实施方式的离心压缩机30、30a同样地，具有压缩机叶轮32及压缩机壳体40b。压缩机叶轮32的构成与第一及第二实施方式相同。

与第一及第二实施方式的离心压缩机30、30a的压缩机壳体40、40a同样地，本实施方式的压缩机壳体40b形成有吸入流路41b、叶轮室45、排出流路46、叶轮侧连通路51、多个循环流路52及吸入侧连通路55b。但是，本实施方式的压缩机壳体40b中的吸入流路41b及吸入侧连通路55b的形状与第一实施方式不同。

本实施方式的吸入流路41b具有以轴线Ar为中心形成旋转对称的形状的缩径部42b及直体部43b。缩径部42b的流路面积随着从轴向前侧Daf朝向轴向后侧Dab而逐渐变小。该缩径部42b形成以轴线Ar为中心的喇叭口形状。因此，该缩径部42b中的划定流路的面朝向靠近轴线Ar的一侧即径向内侧DRi形成光滑凸状的喇叭口面42bf。直体部43b在轴向Da的各位置处的流路面积相同。因此，直体部43b中的划定流路的面形成以轴线Ar为中心的圆筒的内周面43bg。

吸入侧连通路55b中对吸入流路41b的连通口55o，形成于直体部43b中的划定流路的圆筒内周面43bg。在该吸入侧连通路55b中，以吸入侧连通路55b为基准的轴向后侧Dab的部分和第一及第二实施方式同样，由处置筒63b形成。另外，在该吸入侧连通路55b中，以吸入侧连通路55b为基准的轴向前侧Daf的部分由壳体主体61和喇叭口帽65b形成。喇叭口帽65b和第二实施方式同样，被固定于壳体主体61的轴向前侧Daf且壳体主体61的径向内侧DRi。该喇叭口帽65b也从处置筒63b朝轴向前侧Daf隔开间隔而固定于壳体主体61上。该处置筒63b和喇叭口帽65b之间成为吸入侧连通路55b。

该吸入侧连通路55b从循环流路52和吸入侧连通路55b的边界折回之后，在朝向相对于轴线Ar的径向内侧DRi的同时朝向轴向后侧Dab延伸，与吸入流路41b连通。

在本实施方式的处置筒63b形成有内径随着朝向轴向后侧Dab而逐渐缩径的缩径内周面63bf和内径在轴向Da上固定的圆筒内周面63bg。该圆筒内周面63bg自缩径内周面63bf的轴向后侧Dab的边缘起形成。在喇叭口帽65b形成有内径随着朝向轴向后侧Dab而逐渐缩径的喇叭口面65bf和内径在轴向Da上固定的圆筒内周面65bg。该圆筒内周面65bg自喇叭口面65bf的轴向后侧Dab的边缘起形成。进而，在喇叭口帽65b形成有外径随着朝向轴向后侧Dab而逐渐缩径的缩径外周面65bh。

吸入侧连通路55b形成于处置筒63b的缩径内周面63bf和喇叭口帽65b的缩径外周面65bh之间。直体部43b中划定流路的圆筒内周面43bg由处置筒63b的圆筒内周面63bg和喇叭口帽65b的圆筒内周面65bg形成。

本实施方式的压缩机壳体40b与前述各实施方式的压缩机壳体40、40a同样，也满足式(1)～式(4)所示的关系。因此，本实施方式的压缩机壳体40b和第一实施方式的压缩机壳体40同样，也能够减小流入叶轮室45的空气A的回旋成分流速，从而能够扩大离心压缩机30b的工作范围。

另外，在本实施方式中，吸入侧连通路55b从循环流路52与吸入侧连通路55b的边界折回之后，朝向轴向后侧Dab延伸，与吸入流路41b连通，所以，叶轮室45内的空气A的一部分返回到吸入流路41b为止的流路长度变长。因此，与加长了循环流路52的流路长度L的情况同样地，能够减小流入叶轮室45的空气A的回旋成分流速。并且，在本实施方式中，由于吸入侧连通路55b从循环流路52和吸入侧连通路55b的边界折回之后朝向轴向后侧Dab延伸，所以能够抑制压缩机壳体40b在轴向Da上加长，并且能够加长叶轮室45内的空气A的一部分返回到吸入流路41b为止的流路长度。

《离心压缩机的第四实施方式》

使用图8对离心压缩机的第四实施方式进行说明。

本实施方式的离心压缩机30c是将第二实施方式的离心压缩机30a的结构和第三实施方式的离心压缩机30b的结构组合在一起的离心压缩机。即，本实施方式在采用第三实施方式的吸入侧连通路的构成的同时，像第二实施方式那样，在吸入侧流路的喇叭口面形成该吸入侧连通路中对吸入流路的连通口。

本实施方式的吸入流路41c和第三实施方式同样，也具有以轴线Ar为中心形成旋转对称的形状的缩径部42c及直体部43c。缩径部42c的流路面积随着从轴向前侧Daf向轴向后侧Dab而逐渐变小。该缩径部42c形成以轴线Ar为中心的喇叭口形状。因此，在该缩径部42c中划定流路的面朝向径向内侧DRi形成光滑凸状的喇叭口面42cf。直体部43c在轴向Da上的各位置处的流路面积相同。因此，在直体部43c中划定流路的面形成以轴线Ar为中心的圆筒的内周面43cg。

吸入侧连通路55c中对吸入流路41c的连通口55o，形成于缩径部42c的喇叭口面42cf。在该吸入侧连通路55c中，以吸入侧连通路55c为基准的轴向后侧Dab的部分与前述的各实施方式相同，由处置筒63c形成。另外，在该吸入侧连通路55c中，以吸入侧连通路55c为基准的轴向前侧Daf的部分由壳体主体61和喇叭口帽65c形成。与第二及第三实施方式同样，喇叭口帽65c被固定于壳体主体61的轴向前侧Daf且壳体主体61的径向内侧DRi。该喇叭口帽65c也从处置筒63c朝轴向前侧Daf隔开间隔而固定于壳体主体61上。该处置筒63c和喇叭口帽65c之间成为吸入侧连通路55c。

和第三实施方式同样地，该吸入侧连通路55c从循环流路52与吸入侧连通路55c的边界折回之后，也在朝向相对于轴线Ar的径向内侧DRi的同时朝轴向后侧Dab延伸，与吸入流路41c连通。

本实施方式的处置筒63c形成有内径随着朝向轴向后侧Dab而逐渐缩径的缩径内周面63cf和内径在轴向Da上固定的圆筒内周面63cg。该圆筒内周面63cg自缩径内周面63cf的轴向后侧Dab的边缘起形成。在喇叭口帽65c形成有内径随着朝向轴向后侧Dab而逐渐缩径的喇叭口面65cf。进而，在喇叭口帽65c形成有外径随着朝向轴向后侧Dab而逐渐缩径的缩径外周面65ch。处置筒63c的缩径内周面63cf内的轴向后侧Dab的部分形成喇叭口面63cff。该处置筒63c的喇叭口面63cff位于将喇叭口帽65c的喇叭口面65cf朝轴向后侧Dab延长的假想喇叭口面上。

吸入侧连通路55c形成于处置筒63c的缩径内周面63cf中除了喇叭口面63cff的部分和喇叭口帽65c的缩径外周面65ch之间。吸入流路41c的缩径部42c中的喇叭口面42cf由喇叭口帽65c的喇叭口面65cf和处置筒63c的喇叭口面63cff形成。

本实施方式的压缩机壳体40c与前述的各实施方式的压缩机壳体40、40a、40b同样，也满足式(1)～式(4)所示的关系。进而，在本实施方式中，和第二实施方式同样，从轴线Ar到喇叭口帽65c的径向内侧DRi且轴向前侧Daf的边缘为止的尺寸Rc，比出口内径Ro小、且比入口内径Ri大。

本实施方式的吸入侧连通路55c与第三实施方式同样，从循环流路52和吸入侧连通路55c的边界折回之后朝向轴向后侧Dab延伸，与吸入流路41c连通。因此，在本实施方式中，与第三实施方式同样地，能够抑制压缩机壳体40c在轴向Da上的加长，并且能够加长叶轮室45内的空气A的一部分返回到吸入流路41c为止的流路长度。

另外，与第二实施方式同样地，本实施方式的吸入侧连通路55c中对吸入流路41c的连通口55o形成于缩径部42c的喇叭口面42cf。因此，在本实施方式中，与第二实施方式同样地，不仅能够使空气A容易地从外部经过吸入流路41c流入叶轮室45，而且能够利用喇叭口面42cf上的静压降低效果，将吸入侧连通路55c内的空气A高效地向吸入流路41c内引导。

此外，上述第三实施方式及本实施方式的压缩机壳体40b、40c，均满足式(3)所示的关系。但是，上述第三实施方式及本实施方式的压缩机壳体40b、40c中，也可以不满足式(3)所示的关系。

另外，虽然以上各实施方式的离心压缩机是在增压器上设置的离心压缩机，本发明的离心压缩机也可以不设置于增压器上。

产业上的可利用性

根据本发明的一方式，能够扩大离心压缩机的工作范围。

附图标记说明

10：涡轮、11:涡轮旋转轴、12:涡轮叶轮、19：涡轮壳体、20：连结部、21：连结旋转轴、29：中央壳体、30、30a、30b、30c、30x：离心压缩机、31：压缩机旋转轴、32：压缩机叶轮、33：轮毂、35：叶片、40、40a、40b、40c、40x：压缩机壳体、41、41a、41b、41c：吸入流路、42、42b、42c：缩径部、42f、42bf、42cf：喇叭口面、43b、43c：直体部、43bg：圆筒内周面、45：叶轮室、46：排出流路、51：叶轮侧连通路、52：循环流路、55、55a、55b、55c：吸入侧连通路、55o：连通口、61：壳体主体、62：支撑杆(分隔部)、63、63a、63b、63c：处置筒、65、65b、65c：喇叭口帽、Ar：轴线、Da：轴向、Dab：轴向后侧、Daf：轴向前侧、Dc：周向、Dr：径向、DRi：径向内侧、Dro：径向外侧、65b、65c：喇叭口帽、Ar：轴线、Da：轴向、Dab：轴向后侧、Daf：轴向前侧、Dc：周向、Dr：径向、DRi：径向内侧、Dro：径方向外侧。

Claims (9)

1.一种离心压缩机，其特征在于，具备：

以轴线为中心进行旋转的旋转轴、

安装于所述旋转轴的外周的叶轮、

覆盖所述叶轮的壳体，

所述叶轮具有轮毂和叶片，所述轮毂安装在所述旋转轴上，所述叶片在以所述轴线为中心的周向上隔开间隔在所述轮毂上设置有多个，通过与所述轮毂一体旋转，将从所述轴线延伸的轴向的一侧即轴向前侧流入的气体向相对于所述轴线的径向外侧引导，

在所述壳体上形成有：在所述叶轮的所述轴向前侧引导气体的吸入流路、与所述吸入流路连通且收纳有所述叶轮的叶轮室、与所述叶轮室连通且供从所述叶轮向所述径向外侧输送的气体流入的排出流路、与所述叶轮室连通且从所述叶轮室朝向包含所述径向外侧成分的方向延伸的叶轮侧连通路、与所述叶轮侧连通路连通且从所述叶轮侧连通路朝向包含所述轴向前侧成分的方向延伸的循环流路、与所述循环流路和所述吸入流路连通的吸入侧连通路，

吸入侧径尺寸为从所述轴线到所述循环流路中的与所述吸入侧连通路的连通位置的径向尺寸，叶轮侧径尺寸为从所述轴线到所述循环流路中的与所述叶轮侧连通路的连通位置的径向尺寸，所述吸入侧径尺寸比所述叶轮侧径尺寸大，并且，与所述吸入侧连通路的连通位置处的所述循环流路的流路面积比与所述叶轮侧连通路的连通位置处的所述循环流路的流路面积大。

2.如权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，

在所述壳体上，形成有沿以所述轴线为中心的周向排列的多个所述循环流路，并且，形成有将在所述周向上相邻的所述循环流路相互隔开的分隔部。

3.如权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于，

所述吸入流路具有缩径部，所述缩径部形成以所述轴线为中心旋转对称的形状，流路面积随着朝向所述轴向的另一侧即轴向后侧而逐渐变小，

所述吸入侧连通路中的对所述吸入流路的连通口，形成在所述缩径部中的划定流路的面上。

4.如权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，

所述缩径部中的划定流路的面形成朝向靠近所述轴线的一侧凸出的曲面。

5.如权利要求3或4所述的离心压缩机，其特征在于，

从所述轴线到所述吸入侧连通路的所述连通口的所述轴向前侧的边缘为止的径向尺寸，比所述吸入侧径尺寸小且比所述叶轮侧径尺寸大。

6.如权利要求1～5中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，

所述吸入侧连通路从所述循环流路和所述吸入侧连通路的边界折回，然后在朝向相对于所述轴线的径向内侧的同时朝向所述轴向的另一侧即轴向后侧延伸，与所述吸入流路连通。

7.如权利要求1～6中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，

设L为从所述循环流路中的与所述吸入侧连通路的连通位置到所述循环流路中的与所述叶轮侧连通路的连通位置的轴向尺寸，

设do为与所述吸入侧连通路的连通位置处的与所述循环流路的流路面积相关的等效直径，

设di为与所述叶轮侧连通路的连通位置处的与所述循环流路的流路面积相关的等效直径，

此时，通过下式规定的扩展角2θ小于20°

2θ＝2×tan((do－di)/2L)。

8.如权利要求1～7中任一项所述的离心压缩机，其特征在于，

从所述循环流路中的与所述吸入侧连通路的连通位置到所述循环流路中的与所述叶轮侧连通路的连通位置为止的轴向尺寸，为所述叶轮的最大外径即叶轮外径的0.25倍以上。

9.一种增压器，其特征在于，具备：

权利要求1～8中任一项所述的离心压缩机、

涡轮，

所述涡轮具有：

以所述轴线为中心进行旋转的涡轮旋转轴、

安装于所述涡轮旋转轴的外周的涡轮叶轮、

覆盖所述涡轮叶轮的涡轮壳体，

所述涡轮旋转轴和所述离心压缩机的所述旋转轴位于同一轴线上且互相连结而一体旋转，从而形成增压器旋转轴。