本公开涉及离心压缩机。
背景技术：
以往，公知有抑制低流量运转时的喘振的产生的离心压缩机。例如专利文献1公开的离心压缩机在形成吸入口的护罩壁中具备环状的处理空洞部(循环流路)。在该处理空洞部内以等间隔配置有多个导流板。
专利文献1：日本特开2001-289197号公报
一般情况下，在离心压缩机的叶轮出口侧，在非设计点处，因涡旋的非轴对称性而沿周向形成不均匀的静压分布。在形成了不均匀的静压分布的情况下，有可能因喘振的产生而使得朝向低流量侧的工作区域的扩大变得困难。如专利文献1公开的离心压缩机那样，在形成有循环路径的情况下，借助通过循环路径的流体而增大朝向叶轮的流量，使离心压缩机的动作稳定，由此抑制喘振的产生。但是在这样的离心压缩机中，由于也受到叶轮出口侧的不均匀的静压分布的影响，因此有可能使朝向低流量侧的工作区域的扩大变得困难。
技术实现要素：
本公开对能够扩大朝向低流量侧的工作区域的离心压缩机进行说明。
一个方式的离心压缩机具备壳体，其包括收容叶轮的吸入路，在吸入路设置有：形成于与叶轮对置的位置的第一开口部、形成于比第一开口部靠上游侧的第二开口部、将第一开口部与第二开口部连通并以叶轮的旋转轴为中心呈圆环状延伸的循环流路、以及配置在循环流路内的多个导流叶片，循环流路包括：沿周向隔开间隔地配置有多个导流叶片的第一区域、和不配置导流叶片的第二区域，与第一区域中的导流叶片的间隔相比，第二区域沿周向遍布更广的范围。
根据本公开的离心压缩机，能够扩大朝向低流量侧的工作区域。
附图说明
图1是一个实施方式的离心压缩机的剖视图。
图2是表示嵌入环的立体图。
图3是用于说明导流叶片的配置的示意图。
图4是表示叶轮的出口侧的周向的压力分布的图。
图5(a)是表示流量与压力比的关系的图，图5(b)是表示流量与压缩机效率的关系的图。
图6(a)～图6(i)是用于说明变形例的离心压缩机中的导流叶片的方式的示意图。
图7(a)、图7(b)是说明图6(i)中的导流叶片的方式的示意图。
具体实施方式
一个方式的离心压缩机具备壳体，其包括收容叶轮的吸入路，在吸入路设置有：形成于与叶轮对置的位置的第一开口部、形成于比第一开口部靠上游侧的第二开口部、将第一开口部与第二开口部连通并以叶轮的旋转轴为中心呈圆环状延伸的循环流路、以及配置在循环流路内的多个导流叶片，循环流路包括：沿周向隔开间隔地配置有多个导流叶片的第一区域、和不配置导流叶片的第二区域，与第一区域中的导流叶片的间隔相比，第二区域沿周向遍布更广的范围。
根据该离心压缩机，从第一开口部流入到循环路径内的流体，从第二开口部朝向叶轮流出。在循环路径内形成有第一区域和第二区域，因此循环路径内的导流叶片在周向上偏置。由此从第二开口部流出的流体沿周向成为不均匀的状态。因此朝向叶轮流入的条件在周向上产生变化，从而能够改善叶轮出口侧的静压分布。因此能够扩大朝向低流量侧的工作区域。
另外，也可以构成为：壳体具备：形成于叶轮的外周的圆环状的卷绕流路、和与卷绕流路连通的排出路，第一区域形成在以叶轮的旋转轴为中心并以卷绕流路与排出路的连接部分为基准±90度的角度范围内。另外，也可以构成为：在以旋转轴为中心的情况下形成第一区域的角度范围内，包括卷绕流路与排出口的连接部分。根据这样的结构，第一区域形成于卷绕流路与排出口的连接部分侧，因此连接部分侧的叶轮出口静压分布在周向上均匀。
另外，也可以构成为：形成于第一区域的导流叶片以向与叶轮的旋转方向相反的方向排出流体的方向倾斜。在该结构中，在形成有第一区域的位置处，从第二开口部流出的流体朝向与叶轮的旋转方向相反的方向流动。由此能够使在该位置的叶轮的升力(压头、负荷)上升。
另外，也可以构成为：壳体包括嵌入环，该嵌入环安装在吸入路内并形成第二开口部，嵌入环具备导流叶片。根据这样的结构，能够容易地制造具备导流叶片的循环路径。
另外，一个方式的离心压缩机具备壳体，其包括收容叶轮的吸入路，在吸入路设置有：形成于与叶轮对置的位置的第一开口部、形成于比第一开口部靠上游侧的第二开口部、将第一开口部与第二开口部连通并以叶轮的旋转轴为中心呈圆环状延伸的循环流路、以及在循环流路内沿周向分离地配置的多个导流叶片，多个导流叶片以使从第二开口部流出的流体沿周向成为不均匀的状态的方式以叶轮的旋转轴为中心形成为非轴对称，以使叶轮的出口侧的静压分布均匀。
根据该离心压缩机，从第一开口部流入到循环路径内的流体，从第二开口部朝向叶轮流出。在循环路径内，以叶轮的旋转轴为中心形成为非轴对称的方式配置有多个导流叶片。由此，从第二开口部流出的流体在周向上成为不均匀的状态。因此朝向叶轮流入的条件在周向上产生变化，从而能够改善叶轮出口侧的静压分布。因此能够扩大朝向低流量侧的工作区域。
以下，一边参照附图、一边对本公开的实施方式进行具体的说明。为了便于理解，有时对实质上相同的要素标注相同的附图标记，并省略其说明。在以下的说明中，在称为“上游”或者“下游”的情况下，不是以气体中在循环流路流动的循环流的流动方向为基准，而是以从吸入路向卷绕流路行进的主流的流动方向为基准。
图1是离心压缩机的剖视图。如图1所示，离心压缩机1具备叶轮10以及收容叶轮10的壳体20。叶轮10具备：安装于旋转轴11并绕旋转轴线l旋转的轮毂12、以及沿着旋转周向配设于轮毂12的外周面的多个叶片13。旋转轴11旋转自如地相对于与壳体20固定的轴承壳体5安装。轮毂12形成朝向前端侧直径减小的形状，并具有在旋转轴线l侧凸出并弯曲的外侧面。叶片13在轮毂12的外周面上沿旋转周向以等间隔配置。
壳体20包括壳体主体20a和嵌入环20b。壳体主体20a具备圆环状的卷绕流路23以及排出部(排出路)24(参照图3)，并且具备设置于卷绕流路23的中央的圆筒状的外壁部31。外壁部31在壳体主体20a内以下游侧为基端而向上游侧突出。另外，在外壁部31的内侧形成有呈圆筒状的内壁部32。内壁部32以外壁部31的下游侧为基端而向上游侧立起。即，内壁部32与外壁部31在下游侧连续地形成，其连续的部分成为与叶片13对置的护罩部。外壁部31以及内壁部32的内周侧成为吸入路22。吸入路22中的内壁部32的内侧的空间成为收容部21，并将叶轮10收容为旋转自如。即，内壁部32的内周面与叶轮10的叶片13对置。
内壁部32的上游侧的端部32b位于比外壁部31的上游侧的端部31b靠下游侧。另外，在径向上的内壁部32与外壁部31之间形成有间隙sp。另外，在内壁部32形成有以旋转轴线l为中心的圆周状的狭缝(第一开口部)s1。狭缝s1设置于在轴向上与叶片13对置的位置。由此收容部21与间隙sp由狭缝s1连通。
嵌入环20b形成隔离圈处理构造的一部分。图2是表示嵌入环20b的立体图。如图1、图2所示，嵌入环20b固定于壳体主体20a的外壁部31的内侧。嵌入环20b具备呈圆环板状的基部33、以及固设于基部33的多个导流叶片35。基部33的外径例如与外壁部31的上游侧的内径大致相同。另外，基部33的内径例如与内壁部32的上游侧的内径大致相同。基部33例如以从外周侧到内周侧朝向下游侧的方式倾斜。即，基部33的内侧面33a位于比基部33的外侧面33b靠下游侧。基部33的下游侧的面(底面33c)从内壁部32的上游侧的端部32b进一步向上游侧分离地配置。由此，在基部33与内壁部32之间形成以旋转轴线l为中心的圆周状的狭缝(第二开口部)s2。在本实施方式中，由形成于内壁部32的狭缝s1、内壁部32与外壁部31的间隙sp、以及内壁部32与基部33之间的狭缝s2，构成圆环状的循环流路f。从吸入路22流入的空气的一部分，从收容部21经由狭缝s1向循环流路f流入。而且，这一部分的空气经由狭缝s2而再次返回至吸入路22并朝向下游。这样，循环流路f将狭缝s1与狭缝s2连通，并以旋转轴线l为中心呈圆环状延伸。
导流叶片35呈板状且立设于基部33的底面33c。由此导流叶片35配置在循环流路f内。本实施方式的导流叶片35相对于旋转轴线l平行地配置。另外，导流叶片35相对于径向倾斜地配置。例如导流叶片35以向与叶轮10的旋转方向相反的方向排出空气(流体)的方向倾斜(虽然在图3中未图示，但从壳体20正面观察时，叶轮10以右旋的方式旋转)。
导流叶片35的基部33侧从基部33的内侧面33a侧的端缘到外侧面33b侧的端缘延伸。另外，在导流叶片35的基部33侧，其内侧端缘36位于基部33与内壁部32之间(即狭缝s2)。导流叶片35的前端37侧以嵌入循环流路f的方式在径向内侧形成有切缺部38，从而成为比基部33侧窄的宽度。在壳体主体20a固定有嵌入环20b的状态下，导流叶片35的前端37侧从内壁部32的外周面32a到外壁部31的内周面31a延伸。在旋转轴线l的方向上，导流叶片35的前端37的位置成为比狭缝s1的位置靠基部33侧。
进一步参照图3对多个导流叶片35的配置进行说明。图3是用于说明循环流路f内的导流叶片35的配置的示意图。如图3所示，由卷绕流路23以及排出部24构成涡旋流路26。由叶轮10输送的空气经由扩散器25而集中于涡旋流路26，并从形成于排出部24的排出口24a排出。扩散器25是在旋转轴线l方向上具有恒定高度的环状的平行流路。扩散器25设置在配置叶轮10的收容部21与涡旋流路26之间并将它们连接。
在卷绕流路23与排出部24的连接部分27设置有舌部28。从与该舌部28对应的卷绕起始部23a到卷绕终止部23b成为涡旋流路26中的卷绕流路23。更具体而言，从卷绕起始部23a到卷绕终止部23b的周向的角度例如为320°左右。并不限定于该方式，从卷绕起始部23a到卷绕终止部23b的周向的角度可以小于320°，也可以为320°以上。例如，卷绕流路23也可以遍布一周(即360°)而连续。
在本实施方式中，多个导流叶片35沿周向隔开间隔配置。这些导流叶片35配置于基部33的周向的一部分的范围。由此，循环流路f包括：沿周向配置有多个导流叶片35的第一区域r1、和不配置导流叶片35的第二区域r2。与第一区域r1中的导流叶片35彼此的间隔相比，第二区域r2沿周向遍布更广的范围。在本实施方式中，形成导流叶片35的第一区域r1是环状的循环流路f中以旋转轴线l为中心的中心角90°左右的区域。在第一区域r1中，多个导流叶片35例如使间距角度θ为20°～30°左右并以等间隔配置。另外在图示例中，导流叶片35的间距角度θ为22.5°左右。另一方面，第二区域r2是未形成导流叶片35的区域，并且是环状的循环流路f中以旋转轴线l为中心的中心角270°左右的区域。
另外，在本实施方式中，第一区域r1形成在以旋转轴线l为中心并以卷绕流路23与排出部24的连接部分27(舌部28)为基准±90度的角度范围。在图3所示的例子中，在形成第一区域r1的角度范围内包括卷绕流路23与排出部24的连接部分27。更具体而言，以旋转轴线l为中心的周向上的第一区域r1的中央与连接部分27的位置大体一致。另外在该例中，周向上的第一区域r1的一侧的端部的角度位置与卷绕流路23的卷绕终止部23b的位置大体一致。
接着，对本实施方式中的离心压缩机1的作用、效果进行说明。图4表示未形成第二区域r2的情况下(即在循环流路f内遍布周向整个区域而以等间隔配置有导流叶片35的情况，以下有时称为“通常品”)叶轮10出口侧的静压分布的一个例子。横轴的周向角度是以旋转轴线l为中心的角度，并将舌部28的位置设为基准b(即0°，参照图3)。另外，将涡旋流路26内的流动的方向(图3中为右旋的方向)设为+，将与涡旋流路26内的流动相反的方向(图3中为左旋的方向)设为-。在该静压分布中，在±90°左右的范围内压力比下降，并且在30°的位置静压比(叶轮10的出口侧压力/入口侧压力)成为最小。通常，舌部28的位置为静压比最小的位置，但压力传播的路径因隔离圈的形状等而不同，因此舌部28的位置未必与静压比最小的位置一致。但是由于舌部28的位置与静压比最小具有关联性，因此相对于舌部28的位置，静压比最小的位置大多存在于±30°范围。这样，在通常品中存在沿周向形成有不均匀的静压分布的情况、因喘振的产生而使朝向低流量侧的工作区域的扩大变得困难的情况。
图5(a)是表示流量(q)与压力比(π)的关系的图，图5(b)是表示流量(q)与压缩机效率(η)的关系的图。压力比以及压缩机效率均是通过cfd(computationalfluiddynamics：计算流体动力学)解析而进行的性能预测结果的一个例子。在图5(a)以及图5(b)中，将不具有隔离圈处理形状的例子(无ct)以及通常品的性能预测结果的一个例子作为比较例。在压力比以及压缩机效率的任一个结果中，与比较例相比，在本实施方式中在低流量侧且在较宽的范围内得到了性能预测结果。即，在本实施方式中，认为工作区域在低流量侧得到扩大。另外，在压力比以及压缩机效率的任一个性能预测结果中，在低流量侧本实施方式的曲线均超过通常品的曲线。即，认为与通常品相比，在本实施方式中压缩机的效率得到了提高。
如以上那样，根据本实施方式的离心压缩机1，从狭缝s1流入到循环流路f内的空气从狭缝朝向叶轮10流出。在循环流路f内形成有第一区域r1与第二区域r2，因此循环流路f内的导流叶片35在周向上偏置。由此从狭缝s2流出的流体在周向上成为不均匀的状态。因此朝向叶轮10流入的条件在周向上产生变化，从而作为叶轮10出口侧的扩散器25内的静压分布得到改善。因此能够使朝向低流量侧的工作区域扩大。
另外，第一区域r1形成在以叶轮10的旋转轴线l为中心并以卷绕流路23与排出部24的连接部分27亦即舌部28为基准±90度的角度范围。特别是在以旋转轴线l为中心的情况下形成第一区域r1的角度范围内包括舌部28。这样，第一区域r1形成于舌部28侧，因此能够改善静压比容易降低的舌部28侧的叶轮出口静压分布的均匀性。
另外，形成于第一区域r1的导流叶片35，以向与叶轮10的旋转方向相反的方向排出流体的方向倾斜。在该结构中，在形成有第一区域r1的位置，从狭缝s2流出的空气朝向与叶轮10的旋转方向相反的方向流动。由此能够使在该位置的叶轮10的升力(压头、负荷)上升。因此与形成第二区域r2的位置相比，叶轮10的作功上升，可改善叶轮10出口侧的静压分布。
另外，壳体20包括安装在吸入路22内并形成狭缝s2的嵌入环20b。而且，在嵌入环20b设置有导流叶片35。根据这样的结构，能够容易地制造具备导流叶片35的循环流路f。
以上，参照附图对本公开的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式。例如图6(a)～(i)表示变形例的导流叶片的方式。在任一变形例中，仅导流叶片的方式与上述的实施方式不同。以下，主要对与实施方式不同的点进行说明，对于相同的要素、部件标注相同的附图标记并省略详细的说明。另外，除了特别提及的情况外，各变形例中的导流叶片的基本的形状与实施方式的导流叶片35相同。另外，导流叶片的“倾斜”是以将旋转轴线l作为中心的径向为基准的。
在实施方式中，作为导流叶片35相对于径向倾斜地配置的例子，示出以向与叶轮10的旋转方向相反的方向排出空气的方向倾斜的例子，但并不限定于此。例如，如图6(a)所示，导流叶片35a也可以配置为沿径向延伸。另外，如图6(b)所示，导流叶片35b也可以以向叶轮10的旋转方向排出空气的方式倾斜。
另外，在实施方式中，示出以旋转轴线l为中心的周向的第一区域r1的中央，与舌部28的位置大体一致的例子，但并不限定于此。第一区域r1只要形成于周向的任一位置即可。例如，如图6(c)所示，形成有第一区域r1的角度范围也可以不包括舌部28。在该例中，第一区域r1的一部分重叠在以舌部28为基准±90度的角度范围内。
另外，在实施方式中示出第二区域r2仅在一部分连续地形成的例子，但并不限定于此。例如，如图6(d)所示，第二区域r2也可以被导流叶片35d分割。在该例中，通过在第一区域r1以外的区域(实施方式中的第二区域r2)配置三个导流叶片35d，从而设置有四个第二区域r2。与第一区域r1中的导流叶片35d的间隔相比，各个第二区域r2沿周向遍布更广的范围。
另外，在实施方式中示出第一区域r1仅形成于一部分的例子，但并不限定于此。也可以形成有多个第一区域r1。例如，如图6(e)所示，也可以在沿周向与第一区域r1分离的位置形成有其他第一区域r1。在该情况下，第一区域r1与其他第一区域r1之间的区域成为第二区域r2。即，第二区域r2形成于两个部位。在图示例中，两个第一区域r1中的导流叶片35e的数量不同，但导流叶片35e的数量也可以相同。
另外，在实施方式中示出通过形成第一区域r1与第二区域r2，从而使从狭缝s2流出的空气沿周向成为不均匀的状态的例子，但并不限定于此。即，也可以遍布周向整个区域而形成有多个导流叶片。导流叶片以使从狭缝s2流出的空气沿周向成为不均匀的状态的方式，以叶轮10的旋转轴11为中心形成为非轴对称。由此叶轮10的出口侧的静压分布变得均匀。参照图6(f)～(i)对这样的方式的例子进行说明。
例如，在图6(f)所示的例子中，遍布周向整个区域配置的导流叶片中的一部分区域的导流叶片的方式与其他导流叶片的方式不同。例如，朝向舌部28侧的多个(图示例中为4个)导流叶片35fa相对于径向的倾斜(图示例的导流叶片是将右旋作为+方向而倾斜)，比其他导流叶片35fb的倾斜大。由此，该导流叶片35fa的颈部宽度比其他导流叶片35fb的颈部宽度小。在该情况下，导流叶片的颈部宽度(相邻的导流叶片彼此的最短间隔)在周向上产生变化，由此从狭缝s2流出的空气沿周向成为不均匀的状态。因此，朝向叶轮10流入的条件在周向上产生变化，从而叶轮10的出口侧的静压分布得到改善。因此能够使朝向低流量侧的工作区域扩大。
另外，如图6(g)所示，遍布周向整个区域配置的导流叶片中的一部分导流叶片的形状也可以不同。在该例中，朝向舌部28侧的多个(图示例中为4个)导流叶片35ga的一侧面与其他导流叶片35gb的一侧面相比，倾斜度增大。即使在该情况下，也与图6(f)的例子同样，导流叶片35ga彼此的颈部宽度比其他导流叶片35gb彼此的颈部宽度减小。
另外，如图6(h)所示，遍布周向整个区域配置的导流叶片中的一部分区域的导流叶片的间隔也可以不同。在该例中，在朝向舌部28的位置配置的导流叶片35h的间隔比其他导流叶片35h小。在该情况下，该导流叶片35h的颈部宽度比其他导流叶片35h的颈部宽度小。
在图6(f)～(h)中示出一部分区域的颈部宽度减小的例子，但颈部宽度也可以增大。例如，也可以仅在一部分区域使导流叶片相对于径向的倾斜减小、或使导流叶片的间隔扩大，从而使颈部宽度变大。
另外，如图6(i)所示，也可以是遍布周向整个区域配置的导流叶片中仅一部分区域的导流叶片具备不同的形状。在该例中，在朝向舌部28的位置配置的导流叶片35ia的形状与其他导流叶片35ib不同。图7(a)是图6(i)的a-a切剖面中的导流叶片35ib的示意图，图7(b)是图6(i)的b-b切剖面中的导流叶片35ia的剖面示意图。如图7(a)、(b)所示，导流叶片35ia的旋转轴线l方向的长度比导流叶片35ib的旋转轴线l方向的长度小。由此从狭缝s2流出的空气沿周向成为不均匀的状态。
另外，在上述的实施方式以及各变形例中，示出相对于旋转轴线l平行地配置且在不与旋转轴线l交叉的方向上延伸的导流叶片35，但并不限定于此。例如也可以是在相对于旋转轴线l倾斜的方向上延伸的导流叶片。另外，虽然示出平坦的板状的导流叶片35，但也可以是弯曲的板状的导流叶片(所谓的曲线叶片)。
另外，示出导流叶片35设置于嵌入环20b的例子，但并不限定于此。只要在形成于吸入路22的循环流路f内形成有导流叶片即可，例如导流叶片也可以与壳体主体一体地形成。
另外，示出当从压缩机壳体正面观察时叶轮10以右旋的方式旋转的例子，但并不限定于此。能够应用于叶轮10以左旋的方式旋转的压缩机。在该情况下，与叶轮10的旋转方向对应地，涡旋流路26的卷绕流路23构成为从卷绕起始到卷绕终止的卷绕方向为左旋，并且与排出部24连接。
工业上的可利用性
根据本公开能够提供一种能够扩大朝向低流量侧的工作区域的离心压缩机。
附图标记说明：1...离心压缩机；10...叶轮；11...旋转轴；20...壳体；20a...壳体主体；20b...嵌入环；21...收容部；22...吸入路；23...卷绕流路；24...排出部；27...连接部分；28...舌部；35...导流叶片；f...循环流路；r1...第一区域；r2...第二区域；s1...狭缝(第一开口部)；s2...狭缝(第二开口部)
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种离心压缩机，其特征在于，
具备壳体，其包括收容叶轮的吸入路，
在所述吸入路设置有：形成于与所述叶轮对置的位置的第一开口部、形成于比所述第一开口部靠上游侧的第二开口部、将所述第一开口部与所述第二开口部连通并以所述叶轮的旋转轴为中心呈圆环状延伸的循环流路、以及配置在所述循环流路内的多个导流叶片，
所述循环流路包括：沿周向隔开间隔地配置有多个所述导流叶片的第一区域、和不配置所述导流叶片的第二区域，
与所述第一区域中的所述导流叶片的所述间隔相比，所述第二区域沿周向遍布更广的范围。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，
所述壳体具备：形成于所述叶轮的外周的圆环状的卷绕流路、和与所述卷绕流路连通的排出路，
所述第一区域形成在以所述叶轮的旋转轴为中心并以所述卷绕流路与所述排出路的连接部分为基准±90度的角度范围内。
3.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，
在以所述旋转轴为中心的情况下形成所述第一区域的角度范围内，包括所述卷绕流路与所述排出路的所述连接部分。
4.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，
形成于所述第一区域的所述导流叶片以向与所述叶轮的旋转方向相反的方向排出流体的方向倾斜。
5.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，
形成于所述第一区域的所述导流叶片以向与所述叶轮的旋转方向相反的方向排出流体的方向倾斜。
6.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，
形成于所述第一区域的所述导流叶片以向与所述叶轮的旋转方向相反的方向排出流体的方向倾斜。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的离心压缩机，其特征在于，
所述壳体包括嵌入环，该嵌入环安装在所述吸入路内并形成所述第二开口部，
所述嵌入环具备所述导流叶片。
8.(删除)