[发明专利]离心压缩机以及涡轮增压器

说明书

一种离心压缩机，具备：转子，所述转子包括轮毂和设置在轮毂的外周面的叶片；以及壳体，所述壳体以隔着间隙与叶片的前端相向的方式围绕转子，其中，在将叶片的前缘位置处的叶片的前端与壳体之间的间隙的尺寸设为t0时，叶片的前端和壳体在转子的轴向上的比前缘位置靠下游侧的至少一部分范围内，具有比尺寸t0大的间隙。

技术领域

本发明涉及压缩机以及涡轮增压器。

背景技术

在离心压缩机以及轴流压缩机中，叶片的前端与壳体之间的间隙中的从压力面侧向负压面侧的泄漏流(以下，称为“间隙流”)是对效率造成影响的主要原因。

在叶片的负压面上扩展的边界层(低能量流体)通过离心力的作用而集聚在叶片的前端附近，通过间隙流卷起而形成涡流(以下，称为“叶片端泄漏涡流”)。低能量流体集聚在叶片端泄漏涡流的涡流中心部，尤其是在高压力工作点，集聚的低能量流体有时会因压力上升(逆压力梯度)而产生逆流。这样的现象被称为“涡流破坏”，成为产生损失的较大的主要原因。

为了抑制这样的损失产生而采取了抑制间隙流自身的措施。例如在专利文献1所记载的叶片中，利用在叶片的端面呈檐状形成的末端间隙减少用板，来谋求抑制间隙流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-124813号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所记载那样的将檐状的末端间隙减少用板形成于叶片的端面的情况下，叶片的结构变得复杂，成为成本上升的主要原因。另外，通过抑制间隙流，叶片面边界层容易集聚在叶片的前端附近，存在涡流作为搅起涡流在流路内涡旋上升的情况，间隙流的抑制不一定带来高效率化。

本发明的至少一实施方式是鉴于上述那样的现有课题而作出的，其目的在于提供一种高效的压缩机以及具备该压缩机的涡轮增压器。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一实施方式的离心压缩机具备：转子，所述转子包括轮毂和设置在所述轮毂的外周面的叶片；以及壳体，所述壳体以隔着间隙与所述叶片的前端相向的方式围绕所述转子，其中，在将所述叶片的前缘位置处的所述叶片的前端与所述壳体之间的间隙的尺寸设为t0时，所述叶片的所述前端和所述壳体在所述转子的轴向上的比所述前缘位置靠下游侧的至少一部分范围内，具有比所述尺寸t0大的间隙。

根据上述(1)所述的压缩机，在叶片的前缘位置，较小地维持叶片的前端与壳体之间的间隙的尺寸，从而可以抑制叶片端泄漏涡流的涡旋起始部处的间隙流的增大。由此，可以有效地抑制由叶片端泄漏涡流引起的损失的增大。

另外，通过在比叶片的前缘位置靠下游侧的至少一部分范围如上所述相对增大间隙的尺寸，从而可以将能量大的间隙流从叶片的压力面侧经由该至少一部分范围内的间隙向低能量流体集聚的负压面侧积极地供给。由此，可以抑制叶片的前端附近的低能量流体的集聚量的增大。因此，通过抑制叶片的负压面上的边界层的扩展而抑制叶片端泄漏涡流的破坏(涡流中心线上的逆流的产生)，从而可以缩小叶片的前端附近的逆流区域或抑制逆流的产生。

另外，在比叶片的前缘位置在一定程度上靠下游侧的位置处，压力面侧与负压面侧的差压小，因此，即便相对增大上述至少一部分范围内的间隙，也可以有效地缩小叶片的前端附近的逆流区域或有效地抑制逆流的产生而不会使来自该间隙的间隙流过度增大。

这样，根据上述(1)所述的压缩机，可以抑制由间隙流引起的损失的增大，并且可以缩小叶片的前端附近的逆流区域或抑制逆流的产生，因此，可以实现高效的离心压缩机。