(57)【要約】  簡単な吸気管形状によって流量作動レンジの拡大などの性能向上を図ることができる流体機械を提供することを目的とし、回転軸５に取り付けられた羽根車６と、羽根車を回転可能に収容するハウジング２と、ハウジングに流体を供給するための吸気管２０とを備える流体機械１０において、吸気管２０は、第１平面Ｐ１上に配置された第１ベンド部と、  前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、  前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成したことを特徴とする流体機械。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成したことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記第１ベンド部の曲がり角を３０°以上１５０°以下の範囲とし、且つ、前記第２ベンド部の曲がり角を４５°以上１００°以下の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記第１ベンド部の曲がり角を４５°以上９０°以下の範囲とし、且つ、前記第２ベンド部の曲がり角を４５°以上９０°以下の範囲とすることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記第１平面と前記第２平面との交差角を４５°以上１３５°以下の範囲とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項５】
前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記羽根車の翼前縁との間の距離を前記吸気管の管径の５倍以内とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項６】
前記第１ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点との間の距離を前記吸気管の管径の３倍以内とすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項７】
前記羽根車を正面側から視認した場合において、前記羽根車の左右何れかの回転方向と前記第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを同じ方向にしたことを特徴とする請求項１乃至６何れか一項に記載の流体機械。
【請求項８】
前記羽根車を正面側から視認した場合において、前記羽根車の左右何れかの回転方向と前記第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを逆方向にしたことを特徴とする請求項１乃至６何れか一項に記載の流体機械。
【請求項９】
前記流体機械は自動車用ターボチャージャの圧縮機であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の流体機械を２つ備えた流体機械システムであって、
第１流体機械、第２流体機械、及び前記第１流体機械及び前記第２流体機械から供給される圧縮流体を集合して下流に流すための集合管と、を含み、
前記第１流体機械及び前記第２流体機械の２つの流体機械の間において、それぞれの羽根車を正面側から視認した場合におけるハウジングに供給される流体の旋回方向と羽根車の旋回方向との関係を共に順方向または逆方向となるように構成したことを特徴とする流体機械システム。
【請求項１１】
前記第２流体機械は、前記第１流体機械の回転軸の軸方向と直交する任意の対称軸に対して１８０°回転するように配置されるとともに、
前記第１流体機械及び前記第２流体機械のそれぞれの羽根車の回転方向が、それぞれの正面視において同じ方向となるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の流体機械システム。
【請求項１２】
２つの流体機械を備えた流体機械システムであって、
第１流体機械と、
前記第１流体機械から供給された圧縮流体をさらに圧縮する第２流体機械と、を含み、
少なくとも前記第２流体機械が、請求項１乃至９の何れか一項に記載の流体機械からなることを特徴とする流体機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、遠心圧縮機や斜流圧縮機などの圧縮機、及び遠心送風機や斜流送風機などの送風機（以下、これらを総称して流体機械と称する）に関し、特に、流体機械に流体を供給するための吸気管構造に関する。【０００２】
車両や船舶、並びに産業用エンジンに搭載されるターボチャージャには、高速で回転する羽根車を備え、遠心力を利用して流体を昇圧する圧縮機が用いられる。このターボチャージャの圧縮機においては、エンジントルク性能の向上やエンジン出力増などのエンジン性能の観点から幅広い流量作動レンジが求められている。【０００３】
この圧縮機における流量作動レンジの拡大策の一つとして、コンプレッサ上流に案内羽根等の可変機構を設け、これを制御することで流体に旋回流を生じさせることで流量作動レンジの拡大を図る事前旋回発生装置がある（特許文献１）。
また、コンプレッサ上流側の吸気管形状を工夫することで吸気管を流れる流体に旋回流を生じさせ、流量作動レンジの拡大を図る技術が本出願人によって出願されている未公開の先願（特許文献２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４６４６６１号公報
【特許文献２】特願２０１２−０４４１０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の事前旋回発生装置は、アクチュエータ等の機械的手段によって可変機構を操作するものであり、装置の大型化や構造の複雑化、高コスト化を招来するとの問題がある。特に自動車用のターボチャージャにおいては、装置の小型化、構造の簡素化、低コスト化への要求が強く、このような機械的手段を採用するのは現実的ではない。【０００６】
この点、上述した特許文献２の技術は、機械的手段を用いることなく流量作動レンジの拡大を図ることが出来る点において優れた技術ではあるが、吸気管の形状が複雑な三次元形状に形成されており、より単純な吸気管形状によって流体に旋回流を生じさせることができれば、エンジン装着時等において汎用性が高まることが期待される。【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述したような技術的背景の下になされたものであって、その目的とするところは、簡単な吸気管形状によって流量作動レンジの拡大などの性能向上を図ることができる流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成したことを特徴とする。【０００９】
上記流体機械は、第１平面上に配置された第１ベンド部、及び第１ベンド部の下流にて第１平面とは異なる第２平面上に配置された第２ベンド部からなる２つのベンド部を含み、第１ベンド部の上流端から第２ベンド部の下流端まで同一断面からなる吸気管を備えている。このような本実施形態によれば、第１ベンド部を流れる際に流体中に双子渦が生成され、さらに第２ベンド部を流れる際に流体中の双子渦が旋回流へと変化することで、吸気管を流れる流体に一方向の旋回流を発生させることができる。このように、同一断面からなる簡単な吸気管形状によって吸気管を流れる流体に旋回流を発生させることができ、これにより流体機械の流量作動レンジの拡大などの性能向上を図ることができる。【００１０】
幾つかの実施形態では、上記第１ベンド部の曲がり角を３０°以上１５０°以下の範囲とし、且つ、上記第２ベンド部の曲がり角を４５°以上１００°以下の範囲とする。
また上記実施形態において、好ましくは、上記第１ベンド部の曲がり角を４５°以上９０°以下の範囲とし、且つ、上記第２ベンド部の曲がり角を４５°以上９０°以下の範囲とする。
このような実施形態によれば、吸気管を流れる流体に対して効果的に旋回流を発生させることができる。【００１１】
幾つかの実施形態では、上記第１平面と前記第２平面との交差角を４５°以上１３５°以下の範囲とする。
このような実施形態によれば、吸気管を流れる流体に対して効果的に一方向の旋回流を発生させることができる。【００１２】
幾つかの実施形態では、上記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、上記羽根車の翼前縁との間の距離を吸気管の管径の５倍以内とする。
このような実施形態によれば、第２ベンド部において流体中に生成された旋回流が、大きく減衰することなくハウジング内の羽根車へと供給される。【００１３】
幾つかの実施形態では、上記第１ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、上記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点との間の距離を吸気管の管径の３倍以内とする。
このような実施形態によれば、第１ベンド部において流体中に生成された双子渦が消滅することなく第２ベンド部に到達し、第２ベンド部を流れる流体中に旋回流が生成される。【００１４】
一実施形態では、上記羽根車を正面側から視認した場合において、羽根車の左右何れかの回転方向と第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを同じ方向とする。
このような実施形態によれば、羽根車の回転方向と同じ方向に旋回する順方向の旋回流が第２ベンド部の下流側を流れる流体中に生成される。このため、インペラの迎え角の減少に伴って流体の剥離現象が抑制され、特に小流量域における流量作動レンジの拡大に効果的である。【００１５】
他の一実施形態では、上記羽根車を正面側から視認した場合において、羽根車の左右何れかの回転方向と第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを逆方向とする。
このような実施形態によれば、羽根車の回転方向と反対方向に旋回する逆向き旋回流が第２ベンド部の下流側を流れる流体中に生成される。このため、インペラの迎え角の増加によって翼負荷が増大し、圧力比を向上させることができ、特に大流量域において有利である。【００１６】
このように構成される上記実施形態の流体機械は、装置の小型化や低コスト化への要求が強い自動車用ターボチャージャの圧縮機として、特に好適に用いることができる。【００１７】
また、本発明の少なくとも一つの実施形態は、
請求項１乃至８の何れか一項に記載の流体機械を２つ備えた流体機械システムであって、
第１流体機械、第２流体機械、及び前記第１流体機械及び前記第２流体機械から供給される圧縮流体を集合して下流に流すための集合管と、を含み、
前記第１流体機械及び前記第２流体機械の２つの流体機械の間において、それぞれの羽根車を正面側から視認した場合におけるハウジングに供給される流体の旋回方向と羽根車の旋回方向との関係を、共に順方向または逆方向となるように構成したことを特徴とする。【００１８】
上記流体機械システムによれば、２つの流体機械を並列的に配置した流体機械システムにおいて、ハウジングに供給される流体の旋回方向及び羽根車の旋回方向の関係を２つの流体機械の間で同じくすることができるため、２つの流体機械間における圧縮性能の均一化を図ることができる。【００１９】
幾つかの実施形態では、上記第２流体機械は、第１流体機械の回転軸の軸方向と直交する任意の対称軸に対して１８０°回転するように配置されるとともに、上記第１流体機械及び第２流体機械のそれぞれの羽根車の回転方向が、それぞれの正面視において同じ方向となるように構成されている。【００２０】
このような実施形態によれば、第１遠心圧縮機及び第２遠心圧縮機の羽根車に同種のものを用いることができるため、２つの流体機械間においてより一層の圧縮性能の均一化を図ることができる。【００２１】
また、本発明の少なくとも一つの実施形態は、
２つの流体機械を備えた流体機械システムであって、
第１流体機械と、
前記第１流体機械から供給された圧縮流体をさらに圧縮する第２流体機械と、を含み、
少なくとも前記第２流体機械が、請求項１乃至８の何れか一項に記載の流体機械からなることを特徴とする。【００２２】
上記流体機械システムによれば、２つの流体機械を直列的に配置した流体機械システムにおいて、第２流体機械の吸気管形状を工夫することにより、流体機械システム全体の性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第１平面上に配置された第１ベンド部、及び第１ベンド部の下流にて第１平面とは異なる第２平面上に配置された第２ベンド部からなる２つのベンド部を含み、第１ベンド部の上流端から第２ベンド部の下流端まで同一断面からなる吸気管を備えているため、簡単な吸気管形状によって流量作動レンジを拡大などの性能向上を図ることの出来る流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる遠心圧縮機を備えたターボチャージャを示した概略図である。
【図２】図１の遠心圧縮機をＡ方向から視認した図である。
【図３】図１の遠心圧縮機をＢ方向から視認した図である。
【図４】単一曲がり内の二次流れについて説明するための図である（出典：複数個の曲りを持つ曲管路の流動と損失に関する研究（清水幸丸）第１７頁）。
【図５】空間状態に曲げた場合に一方向の旋回流が発生する状況を説明するための図である（出典：複数個の曲りを持つ曲管路の流動と損失に関する研究（清水幸丸）第１９頁）。
【図６】一実施形態にかかる遠心圧縮機をコンプレッサホイールの正面側から視認した図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる流体機械システムを示した図である。
【図８】（ａ）は図７の第１遠心圧縮機をＡ方向から視認した図、（ｂ）は図７の第２遠心圧縮機をＢ方向から視認した図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる流体機械システムを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
また、以下の説明では、本発明の流体機械を自動車用ターボチャージャの遠心圧縮機に適用した場合を例にして説明するが、本発明の用途はこれに限定されない。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態にかかる遠心圧縮機１０を備えたターボチャージャ１を示した概略図である。図２は、図１の遠心圧縮機１０をＡ方向、すなわち後述するコンプレッサホイール６の軸方向に沿って正面側から視認した図である。図３は、図１の遠心圧縮機１０をＢ方向、すなわち後述する第２平面Ｐ２に対して垂直な方向から視認した図である。
図１に示したように、ターボチャージャ１は、コンプレッサホイール６（羽根車）を回転可能に収容するコンプレッサハウジング２（ハウジング）と、タービンホイール７を回転可能に収容するタービンハウジング３と、回転軸５を回転可能に支持するベアリング８を収容するベアリングハウジング４と、備えている。ベアリングハウジング４は、コンプレッサハウジング２及びタービンハウジング３との間に配設され、それぞれのハウジングと固定されている。
【００２７】
コンプレッサホイール６及びタービンホイール７は、それぞれ回転軸５の両端部に取り付けられている。そして、エンジン（不図示）から排出された排気ガスによってタービンホイール７が回転し、これに伴いコンプレッサホイール６が同軸駆動するように構成されている。また、コンプレッサハウジング２の正面側にはコンプレッサハウジング２に空気を供給するための吸気管２０が接続している。
本発明の一実施形態にかかる遠心圧縮機１０は、図１に示すように、コンプレッサハウジング２、コンプレッサホイール６、及び吸気管２０からなる。
【００２８】
吸気管２０は、図１〜図３に示すように、第１ベンド部１２、第２ベンド部１４、及び直管部１６からなる。
第１ベンド部は仮想平面である第１平面Ｐ１上に配置されている。また、第２ベンド部１４は、第１平面Ｐ１とは異なる仮想平面である第２平面Ｐ２上に配置されている。これら第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とは交差角αで交わっている。
【００２９】
また、第２ベンド部１４は、その上流側１４ａの中心軸が第１ベンド部１２の下流側１２ｂの中心軸に沿って配向されているとともに、その下流側１４ｂの中心軸がコンプレッサホイール６の正面側にてコンプレッサホイール６の軸方向に沿って配向されている。また、第２ベンド部１４の下流端１４ｌには直管部１６の上流端１６ｕが接続されており、この直管部１６の下流端１６ｌがコンプレッサハウジング２に接続されている。
そして、第１ベンド部１２の上流端１２ｕから直管部１６の下流端１６ｌまでの間、吸気管２０の断面は同一断面に形成されている。
【００３０】
このような本実施形態によれば、図４（ａ）に示すように、第１ベンド部１２を空気が流れる際に、空気に遠心力が作用することによりベンド部の内側において負圧が発生する。そして図４（ｂ）に示すように、空気中に断面中心側から外周側に向かって互いに逆回転に旋回する２つの旋回流（双子渦）が生成される。
【００３１】
そして、図５（ａ）（ｂ）に示したように、さらに第２ベンド部１４を空気が流れる際に、空気に遠心力が作用することにより双子渦の内の一方が弱められ、単一の旋回流が生成される。
【００３２】
この旋回流の旋回方向は、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合における第１ベンド部１２の上流から下流に向かう曲がり方向によって支配される。
すなわち、図６に示したように、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合において、第１ベンド部１２の上流から下流に向かう曲がり方向に沿って旋回流が生成される。例えば、第１ベンド部が上流から下流に向かって左側に曲がっている図６（ａ）に示す実施形態では、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合に左回り（反時計回り）の旋回流ｒが生成される。一方、第１ベンド部１２が上流から下流に向かって右側に曲がっている図６（ｂ）に示す実施形態では、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合に右回り（時計回り）の旋回流ｒが生成される。
【００３３】
以上、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、同一断面からなる簡単な吸気管形状によって吸気管２０を流れる流体に一方向の旋回流を発生させることができ、これにより流体機械１の流量作動レンジを拡大することが出来る。
【００３４】
なお、図１に示す実施形態では、第２ベンド部１４とコンプレッサハウジング２との間に直管部１６が配置されているが、第２ベンド部１４の下流端１４ｌがコンプレッサハウジング２と直接接続されていてもよい。
また、図１に示す実施形態では、第１ベンド部１２の下流端１２ｌと第２ベンド部１４の上流端１４ｕとが接続されていたが、両者の間に直管部が配置されていてもよい。
【００３５】
幾つかの実施形態では、図２に示す第１ベンド部１２の曲がり角（δ１）を３０°以上１５０°以下の範囲とし、且つ、図３に示す第２ベンド部１４の曲がり角（δ２）を４５°以上１００°以下の範囲とする。
また上記実施形態において、好ましくは、第１ベンド部１２の曲がり角（δ１）を４５°以上９０°以下の範囲とし、且つ、第２ベンド部１４の曲がり角（δ２）を４５°以上９０°以下の範囲とする。
このような実施形態によれば、吸気管２０を流れる流体に対して効果的に旋回流を発生させることができる。
【００３６】
また幾つかの実施形態では、図１に示す第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２との交差角αを４５°以上１３５°以下の範囲とする。
このような実施形態によれば、吸気管２０を流れる流体に対して効果的に一方向の旋回流を発生させることができる。
【００３７】
また幾つかの実施形態では、図３に示したように、第２ベンド部１４における上流側１４ａの中心軸と下流側１４ｂの中心軸との交点βと、コンプレッサホイール６の翼前縁との間の距離Ｌ１を吸気管２０の管径Ｄの５倍以内とする。
このような実施形態によれば、第２ベンド部１４において空気中に生成された旋回流が、大きく減衰することなくコンプレッサホイール６に供給される。
【００３８】
またこの際、距離Ｌを管径Ｄの３倍以上とすれば、第２ベンド１４とコンプレッサハウジング２との接続スペースを十分に確保することができる。
【００３９】
また幾つかの実施形態では、図３に示したように、第１ベンド部１２における上流側１２ａの中心軸と下流側１２ｂの中心軸との交点γと、上記第２ベンド部における上流側１４ａの中心軸と下流側１４ｂの中心軸との交点βとの間の距離Ｌ２を吸気管２０の管径Ｄの３倍以内とする。なお、距離Ｌ２は、ベンド部の製作上、少なくとも１Ｄ以上は確保するのが望ましい。
このような実施形態によれば、第１ベンド部１２において流体中に生成された双子渦が消滅することなく第２ベンド部１４に到達し、第２ベンド部１４を流れる空気中に旋回流が生成される。
【００４０】
一実施形態では、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合において、コンプレッサホイール６の左右何れかの回転方向と第１ベンド部１２の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とが同じ方向となっている。例えば、図６（ａ）に示した実施形態では、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合において、第１ベンド部１２は上流から下流に向かって右側に曲がっているとともに、コンプレッサホイール６は右回り（時計回り）に回転している。
【００４１】
このような実施形態によれば、コンプレッサホイール６の回転方向Ｒと同じ方向に旋回する順方向の旋回流ｒが第２ベンド部１４の下流を流れる空気中に発生する。よって、インペラの迎え角の減少に伴って流体の剥離現象が抑制されるため、特に小流量域における流量作動レンジの拡大に効果的である。
【００４２】
他の一実施形態では、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合において、コンプレッサホイール６の左右何れかの回転方向と第１ベンド部１２の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とが逆方向となっている。例えば、図６（ｂ）に示した実施形態では、コンプレッサホイール６を正面側から視認した場合において、第１ベンド部１２は上流から下流に向かって左側に曲がっているとともに、コンプレッサホイール６は右回り（時計回り）に回転している。
【００４３】
このような実施形態によれば、コンプレッサホイール６の回転方向Ｒと反対方向に旋回する逆方向の旋回流ｒが第２ベンド部１４の下流を流れる空気中に発生する。よって、インペラの迎え角の増加によって翼負荷が増大し、圧力比を向上させることができるため、特に大流量域において有利である。
【００４４】
図７は、本発明の一実施形態にかかる流体機械システム１００Ａを示した図である。図８（ａ）は図７の第１遠心圧縮機１０ＡをＡ方向から視認した図、図８（ｂ）は図７の第２遠心圧縮機１０ＢをＢ方向から視認した図である。
図７に示すように、本実施形態の流体機械システム１００Ａは、上述した本発明の遠心圧縮機である第１遠心圧縮機（第１流体機械）１０Ａおよび第２遠心圧縮機（第２流体機械）１０Ｂの２つの遠心圧縮機を備えている。
【００４５】
そして第２遠心圧縮機１０Ｂは、図７及び図８（ａ）（ｂ）に示すように、第１遠心圧縮機１０Ａの回転軸５Ａと直交する任意の対称軸３２に対して１８０°回転するように配置されている。
また、図７に示す流体機械システム１００Ａは、第１遠心圧縮機１０Ａ及び第２遠心圧縮機１０Ｂから供給される圧縮流体を集合して下流に流すための集合管３０を備えており、これにより、流体機械システム１００Ａにおいては、第１遠心圧縮機１０Ａと第２遠心圧縮機１０Ｂとが並列に配置される。
【００４６】
また、第１遠心圧縮機１０Ａ及び第２遠心圧縮機１０Ｂの回転軸５Ａ，５Ｂにはタービン（不図示）がそれぞれ接続されている。これら２つのタービンは、それぞれの正面視において同方向（例えば時計回り方向）に回転する同種のものが用いられる。そして、これらタービンに排気ガスが導入されることにより、第１遠心圧縮機１０Ａ及び第２遠心圧縮機１０Ｂのコンプレッサホイール６がそれぞれ矢印Ｒで示したように正面視において同じ方向に回転する。すなわち、第１遠心圧縮機１０Ａ及び第２遠心圧縮機１０Ｂのコンプレッサホイール６も同種のものを用いることができる。例えば、図８に示した実施形態では、第１遠心圧縮機１０Ａ及び第２遠心圧縮機１０Ｂのコンプレッサホイール６ともに、それぞれの正面視において右回り（時計回り）に回転する。
【００４７】
また、第２遠心圧縮機１０Ｂは、上述したように、第１遠心圧縮機１０Ａの回転軸５Ａと直交する任意の対称軸３２に対して１８０°回転するように配置されているため、その旋回流の旋回方向はともに同じ方向となる。例えば、図８に示した実施形態では、第１遠心圧縮機１０Ａ及び第２遠心圧縮機１０Ｂともに、それぞれのコンプレッサホイール６の正面視において左回り（反時計回り）に旋回する旋回流が生成される。
【００４８】
このような流体機械システム１００Ａによれば、第１遠心圧縮機１０Ａおよび第２遠心圧縮機１０Ｂの２つの遠心圧縮機（流体機械）を並列的に配置した流体機械システムにおいて、コンプレッサハウジング２に供給される流体の旋回方向ｒ及びコンプレッサホイール６の旋回方向Ｒの関係を２つの流体機械の間で同じく構成することができるため、２つの流体機械間における圧縮性能の均一化を図ることができる。
【００４９】
また、このような流体機械システム１００Ａによれば、第１遠心圧縮機１０Ａおよび第２遠心圧縮機１０Ｂのコンプレッサホイール６に同種のものを用いることができるため、２つの流体機械間においてより一層の圧縮性能の均一化を図ることができるようになっている。
【００５０】
図９は、本発明の一実施形態にかかる流体機械システム１００Ｂを示した図である。図９（ａ）は全体図であって、図９（ｂ）は図９（ａ）をＡ方向から視認した図である。
図９に示すように、本実施形態の流体機械システム１００Ｂは、第１遠心圧縮機１０Ａを含む第１ターボチャージャ１Ａと、第２遠心圧縮機１０Ｂを含む第２ターボチャージャ１Ｂを備えている。なお、図中の矢印ｅは排気ガスの流れ方向を、矢印ｓは給気ガスの流れ方向をそれぞれ示している。
【００５１】
第２ターボチャージャ１Ｂの遠心圧縮機１０Ｂは、第１ターボチャージャ１Ａの遠心圧縮機１０Ａの下流側に位置しており、第１遠心圧縮機１０Ａで圧縮された圧縮流体が供給されるようになっている。すなわち、本実施形態の流体機械システム１００Ｂは、第１ターボチャージャ１Ａの遠心圧縮機１０Ａで圧縮された圧縮空気を第２ターボチャージャ１Ｂの遠心圧縮機１０Ｂにおいてさらに圧縮する、低圧段ターボチャージャと高圧段ターボチャージャとを備えた所謂２段過給ターボとして構成されている。なお、図中の符号３４は、通過する空気を冷却するためのインタークーラである。
【００５２】
そして、本実施形態の流体機械システム１００Ｂでは、高圧段ターボチャージャに相当する第２ターボチャージャ１Ｂにおける遠心圧縮機１０Ｂが、少なくとも上述した本発明の遠心圧縮機からなる。また、第１ターボチャージャ１Ａにおける遠心圧縮機１０Ａについても、上述した本発明の遠心圧縮機として構成してもよい。
【００５３】
このような流体機械システム１００Ｂによれば、第１遠心圧縮機１０Ａおよび第２遠心圧縮機１０Ｂの２つの遠心圧縮機（流体機械）を直列的に配置した流体機械システムにおいて、第２遠心圧縮機１０Ｂの吸気管２０の形状を上述のように工夫することにより、第２遠心圧縮機１０Ｂのコンプレッサハウジング２に供給される空気中に所定方向周りの旋回流を生成することが出来るため、流体機械システム全体の性能を向上させることが可能となる。
【００５４】
以上詳述したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第１平面Ｐ１上に配置された第１ベンド部１２、及び第１ベンド部１２の下流にて第１平面Ｐ１とは異なる第２平面Ｐ２上に配置された第２ベンド部１４からなる２つのベンド部を含み、第１ベンド部１２の上流端１２ｕから第２ベンド部１４の下流端１４ｌまで同一断面からなる吸気管２０を備えているため、簡単な吸気管形状によって流量作動レンジを拡大などの性能向上を図ることの出来る遠心圧縮機１０などの流体機械を提供することができる。
【００５５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の少なくとも一実施形態にかかる流体機械は、遠心圧縮機や遠心送風機などの遠心流体機械、例えば、車両や船舶に搭載されるターボチャージャやターボ冷凍機などの遠心圧縮機として好適に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月26日(2016.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成し、
前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記羽根車の翼前縁との間の距離を前記吸気管の管径の５倍以内とすることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成し、
前記第１ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点との間の距離を前記吸気管の管径の３倍以内とすることを特徴とする流体機械。
【請求項３】
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成し、
前記羽根車を正面側から視認した場合において、前記羽根車の左右何れかの回転方向と前記第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを同じ方向にしたことを特徴とする流体機械。
【請求項４】
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成し、
前記羽根車を正面側から視認した場合において、前記羽根車の左右何れかの回転方向と前記第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを逆方向にしたことを特徴とする流体機械。
【請求項５】
回転軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車を回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングに流体を供給するための吸気管とを備える流体機械において、
前記吸気管は、
第１平面上に配置された第１ベンド部と、
前記第１ベンド部の下流側において前記第１平面とは異なる第２平面上に配置されるとともに、上流側は前記第１ベンド部の下流側の中心軸に沿ってその中心軸が配向され且つ下流側は前記羽根車の正面側にて前記羽根車の軸方向に沿ってその中心軸が配向された第２ベンド部と、を少なくとも含み、
前記第１ベンド部の上流端から前記第２ベンド部の下流端までの間、前記吸気管の断面を同一断面に形成し、
前記第１ベンド部および前記第２ベンド部の各々は、曲がり形状部を１つのみ有し、
前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記羽根車の翼前縁との間の距離を前記吸気管の管径の３倍以上とすることを特徴とする流体機械。
【請求項６】
前記第１ベンド部の曲がり角を３０°以上１５０°以下の範囲とし、且つ、前記第２ベンド部の曲がり角を４５°以上１００°以下の範囲とすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の流体機械。
【請求項７】
前記第１ベンド部の曲がり角を４５°以上９０°以下の範囲とし、且つ、前記第２ベンド部の曲がり角を４５°以上９０°以下の範囲とすることを特徴とする請求項６に記載の流体機械。
【請求項８】
前記第１平面と前記第２平面との交差角を４５°以上１３５°以下の範囲とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項９】
前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記羽根車の翼前縁との間の距離を前記吸気管の管径の５倍以内とすることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項１０】
前記第１ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点と、前記第２ベンド部における上流側の中心軸と下流側の中心軸との交点との間の距離を前記吸気管の管径の３倍以内とすることを特徴とする請求項１、及び３乃至５の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項１１】
前記羽根車を正面側から視認した場合において、前記羽根車の左右何れかの回転方向と前記第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを同じ方向にしたことを特徴とする請求項１、２、及び４乃至６の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項１２】
前記羽根車を正面側から視認した場合において、前記羽根車の左右何れかの回転方向と前記第１ベンド部の上流から下流に向かう左右何れかの曲がり方向とを逆方向にしたことを特徴とする請求項１乃至３、及び５の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項１３】
前記流体機械は自動車用ターボチャージャの圧縮機であることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の流体機械。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の流体機械を２つ備えた流体機械システムであって、
第１流体機械、第２流体機械、及び前記第１流体機械及び前記第２流体機械から供給される圧縮流体を集合して下流に流すための集合管と、を含み、
前記第１流体機械及び前記第２流体機械の２つの流体機械の間において、それぞれの羽根車を正面側から視認した場合におけるハウジングに供給される流体の旋回方向と羽根車の旋回方向との関係を共に順方向または逆方向となるように構成したことを特徴とする流体機械システム。
【請求項１５】
前記第２流体機械は、前記第１流体機械の回転軸の軸方向と直交する任意の対称軸に対して１８０°回転するように配置されるとともに、
前記第１流体機械及び前記第２流体機械のそれぞれの羽根車の回転方向が、それぞれの正面視において同じ方向となるように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の流体機械システム。
【請求項１６】
２つの流体機械を備えた流体機械システムであって、
第１流体機械と、
前記第１流体機械から供給された圧縮流体をさらに圧縮する第２流体機械と、を含み、
少なくとも前記第２流体機械が、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の流体機械からなることを特徴とする流体機械システム。
【国際調査報告】
2014128896.tif 000012
2014128896.tif 000013
2014128896.tif 000014
2014128896.tif 000015