(57)【要約】【課題】羽根の損傷を低減する。【解決手段】圧縮機Ｃは、ハブ１０ａの外周に複数の羽根１０ｄが設けられたコンプレッサインペラ１０と、コンプレッサインペラが収容される流路１１が形成されたコンプレッサハウジング４と、流路に面するハウジングの内壁面４ａから、コンプレッサインペラの径方向内側に突出し、羽根のうち径方向の外側の一部に対して、コンプレッサインペラの回転軸方向に対向する保護面２０ａと、を備える。【選択図】図２
2020016174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブの外周に複数の羽根が設けられたコンプレッサインペラと、
前記コンプレッサインペラが収容される流路が形成されたハウジングと、
前記流路に面する前記ハウジングの内壁面から、前記コンプレッサインペラの径方向内側に突出し、前記羽根のうち前記径方向の外側の一部に対して、前記コンプレッサインペラの回転軸方向に対向する保護面と、
を備える圧縮機。
【請求項２】
前記保護面は、少なくとも、前記羽根のリーディングエッジのうち前記径方向の最も外側に位置する外端部と、前記回転軸方向に対向する請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記保護面は、前記回転軸方向の位置が、前記ハブの先端と、前記羽根のリーディングエッジとの間である請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記保護面のうち前記径方向の最も内側から、前記径方向の外側であって前記羽根と離隔する方向に延在する傾斜面を備え、
前記羽根のリーディングエッジのうち、前記傾斜面の延長線との交点における厚みは、前記外端部における厚みの１０９％以上である請求項２または３のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項５】
複数の前記羽根の少なくともいずれかは、リーディングエッジのうち前記径方向の最も外側に位置する外端部から、前記径方向の外側であって前記保護面から離隔する方向に延在する切り欠き部を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項６】
吸気口を含む流路が形成されたハウジングと、
前記ハウジングの流路内に収容され、ハブの外周に複数の羽根が設けられたコンプレッサインペラと、
複数の前記羽根の少なくともいずれかに設けられ、前記吸気口に臨むリーディングエッジのうち前記流路の径方向の最も外側に位置する０．５ｍｍ以上の厚みを有する外端部から、前記径方向の外側であって前記吸気口から離隔する方向に延在する切り欠き部と、
を備える圧縮機。
【請求項７】
前記切り欠き部の前記径方向の長さは、２．５ｍｍ以上、かつ、５．０ｍｍ以下である請求項５または６に記載の圧縮機。
【請求項８】
前段圧縮部と、
前記前段圧縮部に接続されたインタクーラと、
前記インタクーラに接続される前記圧縮機と、
を備える請求項１から７のいずれか１項に記載の圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧縮機および圧縮システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハウジングにコンプレッサインペラが収容された圧縮機が開示されている。ハウジングには、コンプレッサインペラが収容される主流路と、コンプレッサインペラの径方向外側に位置するスクロール流路とが形成されている。コンプレッサインペラは、ハブの外周に設けられる複数の羽根を備えている。羽根のリーディングエッジは、主流路の開口に臨んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮機においては、氷塊等の固形物が主流路に侵入するおそれがある。主流路に侵入した固形物は、羽根のリーディングエッジに衝突する。羽根の周速は、径方向の外側ほど速い。そのため、リーディングエッジのうち、羽根の径方向の外側に固形物が衝突すると、羽根が損傷するおそれが高い。
【０００５】
本開示は、羽根の損傷を低減することが可能な圧縮機および圧縮システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る圧縮機は、ハブの外周に複数の羽根が設けられたコンプレッサインペラと、コンプレッサインペラが収容される流路が形成されたハウジングと、流路に面するハウジングの内壁面から、コンプレッサインペラの径方向内側に突出し、羽根のうち径方向の外側の一部に対して、コンプレッサインペラの回転軸方向に対向する保護面と、を備える。
【０００７】
保護面は、少なくとも、羽根のリーディングエッジのうち径方向の最も外側に位置する外端部と、回転軸方向に対向してもよい。
【０００８】
保護面は、回転軸方向の位置が、ハブの先端と、羽根のリーディングエッジとの間であってもよい。
【０００９】
保護面のうち径方向の最も内側から、径方向の外側であって羽根と離隔する方向に延在する傾斜面を備え、羽根のリーディングエッジのうち、傾斜面の延長線との交点における厚みは、外端部における厚みの１０９％以上であってもよい。
【００１０】
複数の羽根の少なくともいずれかは、リーディングエッジのうち径方向の最も外側に位置する外端部から、径方向の外側であって保護面から離隔する方向に延在する切り欠き部を備えてもよい。
【００１１】
本開示の他の態様に係る圧縮機は、吸気口を含む流路が形成されたハウジングと、ハウジングの流路内に収容され、ハブの外周に複数の羽根が設けられたコンプレッサインペラと、複数の羽根の少なくともいずれかに設けられ、吸気口に臨むリーディングエッジのうち流路の径方向の最も外側に位置する０．５ｍｍ以上の厚みを有する外端部から、径方向の外側であって吸気口から離隔する方向に延在する切り欠き部と、を備える。
【００１２】
切り欠き部の径方向の長さは、２．５ｍｍ以上、かつ、５．０ｍｍ以下であってもよい。
【００１３】
本開示の一態様に係る圧縮システムは、前段圧縮部と、前段圧縮部に接続されたインタクーラと、インタクーラに接続される圧縮機と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、羽根の損傷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態の過給機の概略断面図である。
【図２】図２は、図１の破線部分の拡大図である。
【図３】図３は、第２実施形態の過給機を説明する図である。
【図４】図４は、羽根の拡大図である。
【図５】図５は、図３の破線部分の拡大図である。
【図６】図６は、切り欠き部の形状とコンプレッサ性能との関係を示す図である。
【図７】図７は、第３実施形態の過給機を説明する図である。
【図８】図８は、圧縮システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
図１は、第１実施形態の過給機ＴＣの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。図１に示すように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング２、タービンハウジング３、および、コンプレッサハウジング４（ハウジング）で構成される。タービンハウジング３は、ベアリングハウジング２の左側に締結ボルト５によって連結される。コンプレッサハウジング４は、ベアリングハウジング２の右側に締結ボルト６によって連結される。
【００１８】
ベアリングハウジング２には、軸受孔２ａが形成されている。軸受孔２ａは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔２ａは、シャフト７の一部を収容する。また、軸受孔２ａには、一対の軸受８が収容される。ここでは、軸受８が、例えばフルフローティング軸受で構成されている。シャフト７は、一対の軸受８によって、回転自在に軸支されている。シャフト７の左端部には、タービンインペラ９が設けられている。タービンインペラ９は、タービンハウジング３に回転自在に収容されている。
【００１９】
シャフト７の右端部には、コンプレッサインペラ１０が設けられている。コンプレッサハウジング４には、流路１１が形成されている。コンプレッサインペラ１０は、流路１１に回転自在に収容されている。流路１１は、コンプレッサハウジング４を左右方向に貫通している。流路１１は、吸気口１１ａを含む。吸気口１１ａは、コンプレッサハウジング４に形成される開口であり、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口１１ａは、流路１１における空気の流れ方向の上流端である。吸気口１１ａは、不図示のエアクリーナに接続される。
【００２０】
ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング４の対向面によって、ディフューザ流路１２が形成される。ディフューザ流路１２は、空気を昇圧する。ディフューザ流路１２は、環状に形成される。また、ディフューザ流路１２は、径方向内側において、流路１１に連通している。流路１１の径方向外側にディフューザ流路１２が連続している。
【００２１】
また、コンプレッサハウジング４には、コンプレッサスクロール流路１３が設けられている。コンプレッサスクロール流路１３は環状である。コンプレッサスクロール流路１３は、例えば、ディフューザ流路１２よりもシャフト７の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１３は、不図示のエンジンの吸気口と、ディフューザ流路１２とに連通している。
【００２２】
コンプレッサインペラ１０が回転すると、吸気口１１ａからコンプレッサハウジング４内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１０の翼間を流通する過程において加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路１２およびコンプレッサスクロール流路１３で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。すなわち、過給機ＴＣは、コンプレッサハウジング４、および、コンプレッサインペラ１０を含む圧縮機Ｃを備える。
【００２３】
タービンハウジング３には、吐出口１４が形成されている。吐出口１４は、過給機ＴＣの左側に開口する。吐出口１４は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング３には、流路１５およびタービンスクロール流路１６が設けられている。タービンスクロール流路１６は、例えば、流路１５の径方向の外側に設けられる。タービンスクロール流路１６は環状である。タービンスクロール流路１６は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。タービンスクロール流路１６は、流路１５にも連通している。したがって、ガス流入口からタービンスクロール流路１６に導かれた排気ガスは、流路１５およびタービンインペラ９を介して吐出口１４に導かれる。吐出口１４に導かれる排気ガスは、流通過程においてタービンインペラ９を回転させる。
【００２４】
そして、タービンインペラ９の回転力は、シャフト７を介してコンプレッサインペラ１０に伝達される。コンプレッサインペラ１０が回転すると、上記のとおりに空気が昇圧される。こうして、圧縮機Ｃにより昇圧された空気が、エンジンの吸気口に導かれる。
【００２５】
ここで、圧縮機Ｃにおいては、吸気口１１ａから流路１１に空気が吸気される。圧縮機Ｃの使用環境によっては、流路１１に吸気される空気中に氷塊等の固形物が含まれることがある。固形物が流路１１に侵入すると、固形物との衝突により、コンプレッサインペラ１０が損傷するおそれがある。そこで、本実施形態の圧縮機Ｃは、固形物との衝突に起因するコンプレッサインペラ１０の損傷を低減する機構を備える。
【００２６】
図２は、図１の破線部分の拡大図である。圧縮機Ｃは、流路１１が形成されたコンプレッサハウジング４を備える。流路１１は吸気口１１ａを含み、吸気口１１ａにおいてコンプレッサハウジング４の外部に開口している。流路１１には、コンプレッサインペラ１０が収容される。ここでは、流路１１のうち、コンプレッサインペラ１０よりも吸気口１１ａ側の内径が大凡一定である。しかし、流路１１は、吸気口１１ａからコンプレッサインペラ１０に近づくほど、内径が漸減してもよい。
【００２７】
コンプレッサインペラ１０は、吸気口１１ａから離隔するほど径が漸増するハブ１０ａを備える。ハブ１０ａは、外径が一定の先端部１０ａ１と、先端部１０ａ１に対して、吸気口１１ａと反対側に連続する拡径部１０ａ２とを含む。拡径部１０ａ２は、先端部１０ａ１から離隔するほど径が漸増する。
【００２８】
ハブ１０ａには、図２中、左右方向に貫通する挿通孔１０ｂが形成される。挿通孔１０ｂには、シャフト７が挿通される。シャフト７の先端は、挿通孔１０ｂよりも吸気口１１ａ側に突出する。シャフト７の先端には、締結部材７ａが設けられる。ここでは、締結部材７ａがボルトで構成されている。シャフト７の先端に設けられる締結部材７ａの軸力により、コンプレッサインペラ１０がシャフト７に取り付けられる。ただし、シャフト７に対するコンプレッサインペラ１０の取り付け方法はボルト締めに限られない。例えば、シャフト７およびコンプレッサインペラ１０は、溶着されてもよいし、接着剤により取り付けられてもよい。
【００２９】
ハブ１０ａの外周には、短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄがそれぞれ複数設けられる。短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄは、ハブ１０ａの外周に交互に配される。短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄは、コンプレッサインペラ１０の回転方向（以下、単に回転方向という）に互いに離隔して設けられる。回転方向に隣り合う短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄは、回転方向に等間隔を維持している。なお、羽根１０ｄは、ハブ１０ａの外周に２つ以上設けられればよく、その数は限定されるものではない。また、短羽根１０ｃは必須ではなく、コンプレッサインペラ１０は、ハブ１０ａの外周に複数の羽根１０ｄが設けられればよい。
【００３０】
短羽根１０ｃは、拡径部１０ａ２の範囲内に設けられる。羽根１０ｄは、ハブ１０ａの先端部１０ａ１から拡径部１０ａ２に跨って設けられる。羽根１０ｄは、短羽根１０ｃよりも回転軸方向に長い。羽根１０ｄは、吸気口１１ａに臨むリーディングエッジＬＥを備える。リーディングエッジＬＥは、羽根１０ｄのうち、最も吸気口１１ａ側に位置する面である。リーディングエッジＬＥは、流路１１（コンプレッサインペラ１０）の径方向（以下、単に径方向という）の最も内側に位置する基端部ＬＥ１を備える。基端部ＬＥ１は、ハブ１０ａ（先端部１０ａ１）の外周面と連続する部位である。リーディングエッジＬＥは、径方向の最も外側に位置する外端部ＬＥ２を備える。外端部ＬＥ２は、リーディングエッジＬＥのうち、流路１１に面するコンプレッサハウジング４の内壁面４ａに最も近接する部位である。
【００３１】
なお、羽根１０ｄは、回転方向に湾曲した形状であり、基端部ＬＥ１と外端部ＬＥ２とは、互いに回転方向にずれて位置している。ただし、羽根１０ｄは、径方向に直線状に延在してもよい。また、羽根１０ｄは、ハブ１０ａから離隔するほど、板厚が小さくなる。したがって、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥは、基端部ＬＥ１の厚みが最も大きく、外端部ＬＥ２に近づくにしたがって厚みが小さくなる。ただし、リーディングエッジＬＥの厚みは、一定であってもよい。また、リーディングエッジＬＥは、基端部ＬＥ１の厚みが、外端部ＬＥ２の厚みよりも小さくてもよい。なお、本明細書において、リーディングエッジＬＥの厚みとは、リーディングエッジＬＥの延在方向および回転軸方向に直交する幅方向の長さを示すものとする。
【００３２】
シャフト７が回転すると、シャフト７の周方向にコンプレッサインペラ１０（短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄ）が回転する。このとき、リーディングエッジＬＥは、径方向の外側ほど周速が速い。換言すれば、リーディングエッジＬＥは、外端部ＬＥ２に近いほど周速が速い。また、リーディングエッジＬＥは、径方向の外側ほど厚みが小さい。そのため、仮に、流路１１に侵入した固形物がリーディングエッジＬＥに衝突した場合、衝突箇所が外端部ＬＥ２に近づくほど、羽根１０ｄが損傷しやすい。そこで、圧縮機Ｃは、リーディングエッジＬＥの外端部ＬＥ２側を固形物から保護する保護壁部２０を備える。
【００３３】
保護壁部２０は、流路１１に面するコンプレッサハウジング４の内壁面４ａから、コンプレッサインペラ１０の径方向の内側に突出する環状の突起で構成される。保護壁部２０は、内壁面４ａから略垂直に突出する保護面２０ａを備える。つまり、保護面２０ａは、径方向に平行な面である。保護面２０ａは、流路１１に面するコンプレッサハウジング４の内壁面４ａから、径方向の内側に突出する。
【００３４】
羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥは、径方向の外側ほど、吸気口１１ａから離隔するように、径方向に対して傾斜している。したがって、リーディングエッジＬＥと保護面２０ａとの離隔距離は、径方向の内側ほど小さくなっている。ただし、保護面２０ａは、径方向の内側ほど、リーディングエッジＬＥに近接する方向に傾いて設けられてもよい。また、保護面２０ａは、径方向の内側ほど、リーディングエッジＬＥから離隔する方向に傾いて設けられてもよい。また、リーディングエッジＬＥと保護面２０ａとの離隔距離は、径方向の内側ほど大きくてもよいし、径方向の位置に拘わらず一定でもよい。
【００３５】
保護面２０ａの突出量（径方向の長さ）は、コンプレッサインペラ１０と内壁面４ａとの径方向の隙間以上である。したがって、保護面２０ａは、羽根１０ｄのうち径方向の外側の一部に対して、コンプレッサインペラ１０の回転軸方向に対向する。保護面２０ａは、リーディングエッジＬＥの外端部ＬＥ２よりも、径方向の内側まで延在する。つまり、保護面２０ａは、少なくとも、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥのうち、径方向の最も外側に位置する外端部ＬＥ２と回転軸方向に対向する。ただし、保護面２０ａの突出量（径方向の長さ）は特に限定されない。
【００３６】
保護面２０ａにより、羽根１０ｄのうち径方向の外側の一部が被覆される。これにより、羽根１０ｄのうち径方向の外側の一部に対する固形物の衝突が回避される。したがって、羽根１０ｄが損傷するおそれが低減される。
【００３７】
なお、保護面２０ａとリーディングエッジＬＥとの軸方向の離隔距離が大きくなるほど、外端部ＬＥ２に固形物が衝突する可能性が高くなる。したがって、保護面２０ａとリーディングエッジＬＥとは、互いに接触しない範囲内で、軸方向の離隔距離が小さいとよい。ここでは、保護壁部２０（保護面２０ａ）の回転軸方向の位置は、ハブ１０ａ（先端部１０ａ１）の先端と、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥとの間である。また、ここでは、保護面２０ａとリーディングエッジＬＥとの軸方向の離隔距離が、羽根１０ｄと内壁面４ａとの径方向の隙間と大凡等しい。ただし、保護面２０ａとリーディングエッジＬＥとの軸方向の離隔距離は、羽根１０ｄと内壁面４ａとの径方向の隙間よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
【００３８】
また、保護壁部２０は、傾斜面２０ｂを備える。傾斜面２０ｂは、保護面２０ａのうち径方向の最も内側から、径方向の外側であって羽根１０ｄと離隔する方向（吸気口１１ａ側）に延在する。傾斜面２０ｂにより、保護壁部２０に衝突した固形物は、流路１１の中心側に導かれやすくなる。その結果、固形物は、リーディングエッジＬＥの基端部ＬＥ１側に衝突しやすくなる。
【００３９】
一例として、リーディングエッジＬＥの外端部ＬＥ２における厚みが、０．３３ｍｍであるとする。リーディングエッジＬＥは、径方向の内側ほど厚みが大きい。保護面２０ａの突出高さ（径方向の長さ）が１ｍｍである場合、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥのうち、傾斜面２０ｂの延長線（図２に一点鎖線で示す）との交点ｘにおける厚みは、０．３６ｍｍである。交点ｘは、傾斜面２０ｂが設けられた場合に、リーディングエッジＬＥの中で固形物が衝突し得る範囲のうち、径方向の最も外側の位置と言える。つまり、保護面２０ａが設けられない場合に、固形物が衝突し得る範囲の中で、リーディングエッジＬＥの最小の厚みは０．３３ｍｍとなる。保護面２０ａの突出高さ（径方向の長さ）が１ｍｍの場合、固形物が衝突し得る範囲の中で、リーディングエッジＬＥの最小の厚みは０．３６ｍｍとなる。したがって、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥのうち、傾斜面２０ｂの延長線との交点ｘにおける厚みは、外端部ＬＥ２における厚みの約１０９％となる。
【００４０】
保護面２０ａの突出高さ（径方向の長さ）が大きくなるほど、交点ｘは基端部ＬＥ１に近づく。基端部ＬＥ１に近づくほどリーディングエッジＬＥの厚みが大きくなる。例えば、保護面２０ａの突出高さ（径方向の長さ）が２ｍｍになると、交点ｘにおける厚みは、０．３９ｍｍとなる。したがって、保護面２０ａの突出高さ（径方向の長さ）が２ｍｍの場合、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥのうち、傾斜面２０ｂの延長線との交点ｘにおける厚みは、外端部ＬＥ２における厚みの約１２１％となる。このように、リーディングエッジＬＥの基端部ＬＥ１側に向かうにしたがって厚みが増す場合、保護面２０ａの突出高さ（径方向の長さ）が大きくなるほど、交点ｘにおける厚みが大きくなる。なお、保護面２０ａの突出高さ、および、外端部ＬＥ２および交点ｘにおけるリーディングエッジＬＥの厚みは特に限定されないが、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥのうち、傾斜面２０ｂの延長線との交点ｘにおける厚みは、外端部ＬＥ２における厚みの１０９％以上であるとよい。
【００４１】
上述のように、リーディングエッジＬＥは、基端部ＬＥ１側ほど周速が遅い。また、リーディングエッジＬＥは、基端部ＬＥ１側ほど厚みが大きい。そのため、固形物の衝突箇所が基端部ＬＥ１側になるほど、羽根１０ｄが損傷するおそれが低くなる。傾斜面２０ｂにより、固形物との衝突時における羽根１０ｄの損傷がより一層低減される。ただし、傾斜面２０ｂは必須ではない。例えば、保護壁部２０は、回転軸方向に亘って一定の内径を有してもよい。
【００４２】
図３は、第２実施形態の過給機ＴＣ２を説明する図である。第２実施形態の過給機ＴＣ２は、第１実施形態の過給機ＴＣにおける保護壁部２０に代えて、切り欠き部３０が設けられている。保護壁部２０および切り欠き部３０以外の構成は、第１実施形態と第２実施形態とで同じである。したがって、第１実施形態と同じ構成については、上記と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
第２実施形態の過給機ＴＣ２は、コンプレッサハウジング４およびコンプレッサインペラ１０Ａを含む圧縮機Ｃ２を備える。コンプレッサハウジング４は、吸気口１１ａを含む流路１１が形成されている。コンプレッサインペラ１０Ａは、コンプレッサハウジング４の流路１１内に収容される。コンプレッサインペラ１０Ａは、吸気口１１ａから離隔するほど径が漸増するハブ１０ａを備える。ハブ１０ａは、外径が大凡一定の先端部１０ａ１と、先端部１０ａ１に対して、吸気口１１ａと反対側に連続する拡径部１０ａ２とを含む。拡径部１０ａ２は、先端部１０ａ１から離隔するほど径が漸増する。
【００４４】
ハブ１０ａの外周には、短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄ２がそれぞれ複数設けられる。短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄ２は、ハブ１０ａの外周に交互に配される。短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄ２は、コンプレッサインペラ１０Ａの回転方向（以下、単に回転方向という）に互いに離隔して設けられる。回転方向に隣り合う短羽根１０ｃおよび羽根１０ｄ２は、回転方向に等間隔を維持している。なお、羽根１０ｄ２は、ハブ１０ａの外周に２つ以上設けられればよく、その数は限定されるものではない。また、短羽根１０ｃは必須ではなく、コンプレッサインペラ１０Ａは、ハブ１０ａの外周に複数の羽根１０ｄ２が設けられていればよい。
【００４５】
短羽根１０ｃは、拡径部１０ａ２の範囲内に設けられる。羽根１０ｄ２は、ハブ１０ａの先端部１０ａ１から拡径部１０ａ２に跨って設けられる。羽根１０ｄ２は、短羽根１０ｃよりも回転軸方向に長い。羽根１０ｄ２は、吸気口１１ａに臨むリーディングエッジＬＥを備える。リーディングエッジＬＥは、羽根１０ｄ２のうち、最も吸気口１１ａ側に位置する面である。リーディングエッジＬＥは、流路１１（コンプレッサインペラ１０Ａ）の径方向（以下、単に径方向という）の最も内側に位置する基端部ＬＥ１を備える。基端部ＬＥ１は、ハブ１０ａ（先端部１０ａ１）の外周面と連続する部位である。リーディングエッジＬＥは、径方向の最も外側に位置する外端部ＬＥ２を備える。外端部ＬＥ２は、リーディングエッジＬＥのうち、流路１１に面するコンプレッサハウジング４の内壁面４ａに最も近接する部位である。
【００４６】
図４は、羽根１０ｄ２の拡大図である。なお、図４では、１つの羽根１０ｄ２と、その近傍のハブ１０ａの一部のみを示している。図４に示すように、羽根１０ｄ２は、回転方向に湾曲した形状であり、基端部ＬＥ１と外端部ＬＥ２とは、互いに回転方向にずれて位置している。ただし、羽根１０ｄ２は、径方向に直線状に延在してもよい。また、羽根１０ｄ２は、ハブ１０ａから離隔するほど、板厚が小さくなる。したがって、羽根１０ｄ２のリーディングエッジＬＥは、基端部ＬＥ１の厚みが最も大きく、外端部ＬＥ２に近づくにしたがって厚みが小さくなる。ただし、リーディングエッジＬＥの厚みは、一定であってもよい。また、リーディングエッジＬＥは、基端部ＬＥ１の厚みが、外端部ＬＥ２の厚みよりも小さくてもよい。
【００４７】
図３および図４に示すように、羽根１０ｄ２は、内壁面４ａと径方向に対向するエッジＥを備える。エッジＥは、吸気口１１ａから離隔するほど外径が大きくなる。羽根１０ｄ２は、リーディングエッジＬＥの外端部ＬＥ２から、径方向の外側であって吸気口１１ａから離隔する方向に延在する切り欠き部３０を備える。切り欠き部３０は、外端部ＬＥ２からエッジＥまで延在する。
【００４８】
ここでは、切り欠き部３０は、リーディングエッジＬＥに含まれないものとする。すなわち、切り欠き部３０は、リーディングエッジＬＥよりも径方向の外側に設けられる。また、切り欠き部３０は、リーディングエッジＬＥよりも、吸気口１１ａから離隔していると言える。羽根１０ｄ２は、第１実施形態の羽根１０ｄに対して、切り欠き部３０が設けられている点のみが異なり、その他の形状、寸法は等しいものとする。したがって、羽根１０ｄ２の外端部ＬＥ２は、第１実施形態の羽根１０ｄの外端部ＬＥ２よりも、切り欠き部３０が設けられた分だけ、径方向の内側に位置している。
【００４９】
ここでは、図４に示す外端部ＬＥ２の厚みＷは、０．５ｍｍである。また、羽根１０ｄ２は、リーディングエッジＬＥに限らず、径方向の外側ほど、厚みが小さくなる。エッジＥの厚みは、外端部ＬＥ２の厚みよりも小さい。すなわち、切り欠き部３０が設けられることで、リーディングエッジＬＥのうち最小の厚みが、エッジＥの厚みよりも大きくなっている。
【００５０】
図５は、図３の破線部分の拡大図である。図５に示すように、切り欠き部３０は、回転軸方向および径方向に対して４５度の傾斜角を有している。また、エッジＥのうち最も吸気口１１ａ側の前縁部Ｅｆと、外端部ＬＥ２との回転軸方向の離隔距離Ｌ１は、２．５ｍｍである。したがって、切り欠き部３０の径方向の長さ、すなわち、エッジＥの前縁部Ｅｆと、外端部ＬＥ２との径方向の離隔距離Ｌ２も２．５ｍｍである。
【００５１】
なお、上記のように、羽根１０ｄ２は、回転方向に湾曲した形状である。したがって、外端部ＬＥ２と前縁部Ｅｆとは、回転方向にずれた位置にある。ここでは、離隔距離Ｌ１は、図５に示すように、コンプレッサインペラ１０Ａの回転軸中心を通る断面に、前縁部Ｅｆと外端部ＬＥ２とを投影した場合の、両者の回転軸方向の離隔距離とする。また、離隔距離Ｌ２は、コンプレッサインペラ１０Ａの回転軸中心を中心とする円のうち、前縁部Ｅｆを通る円の半径と、外端部ＬＥ２を通る円の半径との差分とする。
【００５２】
上記のコンプレッサインペラ１０Ａによれば、切り欠き部３０が設けられることにより、第１実施形態のコンプレッサインペラ１０よりも、外端部ＬＥ２の厚みが大きくなる。そして、外端部ＬＥ２の厚みが０．５ｍｍ以上確保されれば、外端部ＬＥ２に固形物が衝突したとしても、羽根１０ｄ２が損傷しにくい。また、切り欠き部３０が設けられることにより、翼間に侵入した固形物との衝突による羽根１０ｄ２の損傷も低減される。
【００５３】
なお、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）が大きくなるほど、外端部ＬＥ２の厚みが大きくなる。したがって、離隔距離Ｌ２が大きくなるほど、羽根１０ｄ２が損傷するおそれが低減される。しかしながら、離隔距離Ｌ２が大きくなるほど、羽根１０ｄ２の面積が小さくなり、圧縮機Ｃ２の作動効率が低下する。
【００５４】
図６は、切り欠き部３０の形状とコンプレッサ性能との関係を示す図である。図６の横軸は、コンプレッサインペラ１０Ａの回転数を示している。図６の縦軸は、第２実施形態の圧縮機Ｃ２および比較例のコンプレッサ性能を示している。ここで、比較例は、切り欠き部３０が設けられていない点のみが、第２実施形態のコンプレッサインペラ１０Ａと異なり、その他の条件は全て同じものとする。また、図６中の実線は、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）が２．５ｍｍの場合（以下、Ｃ２．５と言う）のコンプレッサ性能を示している。図６中の一点鎖線は、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）が５．０ｍｍの場合（以下、Ｃ５．０と言う）のコンプレッサ性能を示している。
【００５５】
さらに、図６の破線は、比較例のコンプレッサ性能であり、この破線上のプロットは、比較例とコンプレッサ性能が等しいことを示している。したがって、図６では、破線から下方に離隔するほど、比較例に対するコンプレッサ性能の低下が大きくなることを意味する。また、図６の二点鎖線は、コンプレッサ性能の許容ラインを示している。したがって、図６において、破線と二点鎖線の間の範囲は、比較例よりもコンプレッサ性能は低下するものの、許容範囲内のコンプレッサ性能を有していることを示している。
【００５６】
図６からも明らかなように、Ｃ２．５およびＣ５．０の切り欠き部３０が設けられた場合、比較例に対する性能の低下量は、許容範囲内に収まっている。また、ここでは図示を省略するが、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）が５．０ｍｍを超えると、回転数によっては、コンプレッサ性能が許容ラインを下回る。したがって、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）は、２．５ｍｍ以上、かつ、５．０ｍｍ以下であるとよい。なお、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）が５．０ｍｍの場合、外端部ＬＥ２の厚みは、例えば、０．６５ｍｍである。したがって、コンプレッサ性能を考慮した場合、外端部ＬＥ２の厚みは、０．５ｍｍ以上、かつ、０．６５ｍｍ以下とするとよい。ただし、コンプレッサ性能を考慮しなければ、切り欠き部３０の径方向の長さ（離隔距離Ｌ２）は特に限定されるものではない。
【００５７】
図７は、第３実施形態の過給機ＴＣ３を説明する図である。第３実施形態の過給機ＴＣ３は、第１実施形態の過給機ＴＣにおける保護壁部２０、および、第２実施形態の過給機ＴＣ２における切り欠き部３０が設けられている。第３実施形態の過給機ＴＣ３は、切り欠き部３０の構成のみが第１実施形態と異なる。また、第３実施形態の過給機ＴＣ３は、保護壁部２０の構成のみが第２実施形態と異なる。したがって、第１実施形態および第２実施形態と同じ構成については、上記と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
第３実施形態の過給機ＴＣ３は、コンプレッサハウジング４およびコンプレッサインペラ１０Ａを含む圧縮機Ｃ３を備える。コンプレッサハウジング４の内壁面４ａには、保護壁部２０が設けられる。保護壁部２０は、内壁面４ａから径方向の内側に突出する保護面２０ａと、保護面２０ａから吸気口１１ａ側に延在する傾斜面２０ｂとを備える。
【００５９】
コンプレッサインペラ１０Ａは、羽根１０ｄ２を備える。羽根１０ｄ２は、リーディングエッジＬＥの外端部ＬＥ２から、径方向の外側であって吸気口１１ａから離隔する方向に延在する切り欠き部３０を備える。切り欠き部３０は、外端部ＬＥ２からエッジＥまで延在する。切り欠き部３０は、リーディングエッジＬＥの外端部ＬＥ２から、径方向の外側であって保護面２０ａから離隔する方向に延在する。すなわち、保護面２０ａは、切り欠き部３０と回転軸方向に対向する。
【００６０】
保護面２０ａおよび切り欠き部３０の双方が設けられる圧縮機Ｃ３によれば、上記第１実施形態および第２実施形態と同様に、羽根１０ｄ２が損傷するおそれが低減される。また、切り欠き部３０が設けられることにより、翼間に侵入した固形物との衝突による羽根１０ｄ２の損傷も低減される。
【００６１】
なお、保護面２０ａの突出高さは特に限定されない。保護面２０ａのうち、径方向の最も内側に位置する部分は、外端部ＬＥ２よりも径方向の外側に位置してもよい。また、保護面２０ａのうち、径方向の最も内側に位置する部分は、外端部ＬＥ２と回転軸方向に対向してもよい。また、保護面２０ａは、外端部ＬＥ２よりも径方向の内側まで突出してもよい。
【００６２】
また、第３実施形態において、傾斜面２０ｂは必須ではない。また、傾斜面２０ｂが設けられる場合、傾斜面２０ｂの延長線（図７に一点鎖線で示す）と羽根１０ｄ２との交点ｘは、リーディングエッジＬＥ上に位置してもよい。あるいは、交点ｘは、切り欠き部３０上に位置してもよいし、外端部ＬＥ２と一致してもよい。
【００６３】
また、第３実施形態において、外端部ＬＥ２および交点ｘの厚みは特に限定されない。なお、上記第１実施形態と同様に、羽根１０ｄ２のリーディングエッジＬＥのうち、傾斜面２０ｂの延長線との交点ｘにおける厚みが、外端部ＬＥ２における厚みの１０９％以上であってもよい。
【００６４】
上述の各実施形態では、圧縮機Ｃ、Ｃ２、Ｃ３が過給機に設けられる場合について説明した。しかしながら、圧縮機Ｃ、Ｃ２、Ｃ３は、過給機に限らず、他のあらゆる装置に適用可能である。また、圧縮機Ｃ、Ｃ２、Ｃ３は、単体で設けられてもよい。ここでは、上述の圧縮機Ｃが適用される圧縮システムの一例について説明する。
【００６５】
図８は、圧縮システム１００を説明する図である。圧縮システム１００は、低圧段圧縮部１１０（前段圧縮部）、第１インタクーラ１２０（インタクーラ）、圧縮機Ｃ（Ｃ２、Ｃ３）、第２インタクーラ１３０を備える。低圧段圧縮部１１０は、吸気した空気を昇圧する。低圧段圧縮部１１０には、第１インタクーラ１２０が接続される。第１インタクーラ１２０には、低圧段圧縮部１１０で昇圧された空気が導かれる。第１インタクーラ１２０は、低圧段圧縮部１１０から導かれた空気を冷却する。
【００６６】
第１インタクーラ１２０には、上記の圧縮機Ｃが接続される。第１インタクーラ１２０で冷却された空気は、圧縮機Ｃのうち、吸気口１１ａから流路１１に吸気される。圧縮機Ｃにおいては、流路１１に吸気された空気が、ディフューザ流路１２およびコンプレッサスクロール流路１３（図１参照）で昇圧する。コンプレッサスクロール流路１３には、第２インタクーラ１３０が接続される。第２インタクーラ１３０は、圧縮機Ｃで昇圧された空気を冷却して外部に排出する。
【００６７】
上記のように、圧縮システム１００は、空気を多段階で圧縮（昇圧）する多段圧縮システムである。圧縮システム１００においては、低圧段圧縮部１１０と圧縮機Ｃとの間に第１インタクーラ１２０が設けられる。第１インタクーラ１２０により、低圧段圧縮部１１０で圧縮された圧縮空気から凝縮水が発生することがある。寒冷地等においては、第１インタクーラ１２０と圧縮機Ｃとの間で凝縮水が冷却され、氷塊となるおそれがある。このようにして生成された氷塊が圧縮機Ｃに侵入すると、コンプレッサインペラ１０に衝突するおそれがある。ただし、圧縮機Ｃは、保護面２０ａによって、羽根１０ｄのリーディングエッジＬＥの径方向の外側の一部が被覆されている。したがって、氷塊の衝突による羽根１０ｄが損傷するおそれが低い。
【００６８】
ここでは、圧縮システム１００は、第１実施形態の圧縮機Ｃを備える場合について説明した。しかしながら、圧縮システム１００は、第２実施形態および第３実施形態の圧縮機Ｃ２、Ｃ３を備えてもよい。
【００６９】
また、ここでは、圧縮機Ｃ、Ｃ２、Ｃ３が多段圧縮システムに用いられる場合について説明した。しかしながら、圧縮段が１段階のみの圧縮システムにおいても、リーディングエッジＬＥに氷塊が衝突するおそれがある。また、リーディングエッジＬＥに衝突する固形物は氷塊に限らない。したがって、上記の圧縮機Ｃ、Ｃ２、Ｃ３は、多段圧縮システムに限らず、圧縮段が１段階のみの圧縮システムに適用してもよい。また、圧縮機Ｃ、Ｃ２、Ｃ３は、単独で用いられてもよい。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７１】
上記第１実施形態では、保護壁部２０（保護面２０ａ）が内壁面４ａの全周に設けられている。しかしながら、保護壁部２０（保護面２０ａ）は、内壁面４ａの周方向の一部に設けられてもよい。また、複数の保護壁部２０（保護面２０ａ）が、内壁面４ａの周方向に互いに離隔して設けられてもよい。
【００７２】
上記第２実施形態および第３実施形態では、複数の羽根１０ｄ２の全てに切り欠き部３０が設けられている。ただし、切り欠き部３０は、複数の羽根１０ｄ２の少なくともいずれかに設けられればよい。
【００７３】
また、上記各実施形態における保護壁部２０および切り欠き部３０の形状、寸法は一例に過ぎず、適宜設計変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本開示は、圧縮機および圧縮システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
４  コンプレッサハウジング（ハウジング）
４ａ  内壁面
１０  コンプレッサインペラ
１０Ａ  コンプレッサインペラ
１０ａ  ハブ
１０ｄ  羽根
１０ｄ２  羽根
１１  流路
１１ａ  吸気口
２０ａ  保護面
２０ｂ  傾斜面
３０  切り欠き部
１００  圧縮システム
１１０  低圧段圧縮部（前段圧縮部）
１２０  第１インタクーラ（インタクーラ）
Ｃ  圧縮機
Ｃ２  圧縮機
Ｃ３  圧縮機
ＬＥ  リーディングエッジ
ＬＥ１  基端部
ＬＥ２  外端部
【図１】
2020016174.tif 000003
【図２】
2020016174.tif 000004
【図３】
2020016174.tif 000005
【図４】
2020016174.tif 000006
【図５】
2020016174.tif 000007
【図６】
2020016174.tif 000008
【図７】
2020016174.tif 000009
【図８】
2020016174.tif 000010