离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器以及离心压缩机的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器以及离心压缩机的运行方法，更具体而言，涉及离心压缩机的冷却。
【背景技术】
[0002]在以往的离心压缩机中，叶轮出口中的空气温度与离心压缩机的压力比相应地变高，例如在吸入常温空气时，若压力比约为4.5左右，则叶轮出口中的空气温度也达200°C以上。若该高温空气通过密封叶轮的出口与形成在叶轮背部的空间之间的迷宫式密封部，则通过由迷宫式密封部与叶轮的风扇的相对旋转产生的摩擦热，上述空气进一步升温，并且由于这种高热，叶轮背面被加热。通常，在这种吸入大气的单级型离心压缩机中，作为叶轮的材料，使用铝合金。然而，铝合金随着温度从220°C向250°C以上上升，材料的强度急剧下降，因此难以进行成为高压力比的设计和运行。
因此，专利文献I中公开有通过在迷宫式密封部的中间部设置空气通道并供给冷却空气来防止叶轮的温度上升的技术。
并且，专利文献2中公开有使冷却介质从叶轮外周侧流入的技术。
以往技术文献专利文献
[0003]专利文献1:日本专利第2934530号公报专利文献2:日本专利第4503726号公报发明的概要
发明要解决的技术课题
[0004]然而，即使利用专利文献I中公开的技术，对于叶轮温度变得最高的叶轮外周侧而言，由于距供给冷却空气的中间部的空气通道的距离较远，因此叶轮外周侧的冷却效果仍较低。而且，在迷宫式密封部的中间部设置有与迷宫式槽不同的空气通道，并且为了在圆周方向上使流动均匀化而将该空气通道设为宽幅。因此，由于存在宽幅的空气通道，因此迷宫式槽的个数减少，导致密封性能的下降。
另一方面，专利文献2中公开的技术中，并未向叶轮温度变得最高的叶轮外周侧直接导入冷却介质，因此冷却效果较低。
[0005]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够确保迷宫式密封部的密封性，并且冷却叶轮来降低金属温度的离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器以及离心压缩机的运行方法。
用于解决技术课题的手段
[0006]为了解决上述课题，本发明的离心压缩机及具备该离心压缩机的增压器以及离心压缩机的运行方法采用以下方法。
即，本发明的第I方式所涉及的离心压缩机，其具备:叶轮，绕轴线旋转；及迷宫式密封部，密封位于该叶轮的背面侧的壁部与该叶轮的背面之间，其中，所述迷宫式密封部具有设为以所述轴线为中心的多个圆周槽的迷宫式槽，多个所述迷宫式槽的至少一个上连接有使冷却介质流通的冷却孔。
[0007]根据本发明的第I方式，将用于向叶轮供给冷却介质的冷却孔连接于设为圆周槽的迷宫式槽。通过如此将迷宫式槽还用作冷却介质供给用的空间，能够不减少迷宫式槽的个数而进行叶轮的冷却。由此，能够实现兼顾叶轮的冷却与基于迷宫式密封部的密封性。
并且，在迷宫式槽设置冷却孔，并从冷却孔向叶轮供给冷却介质，由此能够降低叶轮的金属温度。由此，能够避免叶轮的温度上升而材料强度下降。
[0008]而且，本发明的第2方式所涉及的离心压缩机中，在所述迷宫式密封部的背面侧设置有供所述冷却介质流通的环状空间，所述冷却孔以彼此分离的状态形成有多个，以便连接所述环状空间与所述迷宫式槽。
[0009]根据本发明的第2方式，由于设置了供冷却介质流通的环状空间，因此能够使冷却介质在周向上均匀化。
并且，将使冷却介质在周向上均匀化的环状空间配置在迷宫式密封部的背面，且将冷却孔设置成连接环状空间与迷宫式槽，因此无需如专利文献I那样设置无法用作迷宫式槽的空气通道，能够将迷宫式槽直接用作冷却用。由此，无需减少迷宫式槽的级数，因此能够确保基于迷宫式密封部的密封性能。
而且，通过以分离状态形成有多个冷却孔，能够在周向的各处有效地冷却叶轮。
[0010]而且，本发明的第3方式所涉及的离心压缩机中，所述冷却孔连接于以所述轴线为中心的多个所述迷宫式槽中的最外周侧的迷宫式槽。
[0011]根据本发明的第3方式，通过将冷却孔连接于最外周侧的迷宫式槽，能够对金属温度变得最高的部分直接送入冷却介质。
[0012]并且，本发明的第4方式所涉及的离心压缩机的运行方法具备:叶轮旋转工序，通过排气涡轮的旋转，使叶轮绕轴线旋转；及冷却介质流通工序，使冷却介质在迷宫式槽中的至少一个中流通，所述迷宫式槽设置在位于所述叶轮的背面的迷宫式密封部且设为以所述轴线为中心的多个圆周槽。
[0013]根据本发明的第4方式，使冷却介质在迷宫式密封部所具有的多个迷宫式槽的至少一个中流通，因此能够确保迷宫式密封部的密封性，并且在冷却叶轮来降低金属温度的状态下运行离心压缩机。由此，能够实现叶轮的长寿命化。
[0014]而且，本发明的第5方式所涉及的离心压缩机的运行方法中，在所述冷却介质流通工序中，向多个所述迷宫式槽中的最外周侧的迷宫式槽供给所述冷却介质。
[0015]根据本发明的第5方式，通过将冷却孔连接于最外周侧的迷宫式槽，能够向金属温度变得最高的部分直接送入冷却介质。
[0016]并且，本发明的第6方式所涉及的增压器具备上述任一项中记载的离心压缩机及驱动该离心压缩机的排气涡轮。
[0017]根据本发明的第6方式，通过具备上述任一项中记载的离心压缩机，能够设为能够确保迷宫式密封部的密封性，并且冷却叶轮来降低金属温度的增压器。
发明效果
[0018]根据本发明，由于在迷宫式密封部所具有的多个迷宫式槽的至少一个上连接有使冷却介质流通的冷却孔，因此能够确保迷宫式密封部的密封性，并且冷却叶轮来降低金属温度。由此，能够实现叶轮的长寿命化。
【附图说明】
[0019]图1是具备本发明的一实施方式所涉及的迷宫式密封部的排气涡轮增压器的纵剖视图。
图2表示图1的迷宫式密封部，图2(a)是迷宫式密封部的纵剖视图，图2(b)是迷宫式密封部的俯视图。
图3是表示图2所示的迷宫式密封部中在位于以轴线为中心的半径方向最外侧的迷宫式槽上连接有冷却孔的状态的侧剖视图。
图4是表示图1所示的迷宫式密封部的周围的主要部分纵剖视图。
图5是将横轴设为冷却空气插入位置且将纵轴设为叶轮金属温度来表示冷却孔插入位置与叶轮金属温度的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0020]以下，参考附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。
以下，利用图1至图5对本发明的一实施方式进行说明。
图1中示出本实施方式所涉及的排气涡轮增压器(增压器)10的纵剖视图。排气涡轮增压器10通过用螺栓(未图示)一体紧固气体入口外壳11、气体出口外壳12、轴承台13及压缩机侧的空气引导外壳14而构成。旋转轴15通过推力轴承16及径向轴承17、18旋转自如地支承于轴承台13内，在旋转轴的一端部固定连结有构成涡轮部的涡轮(排气涡轮)19，在另一端部固定连结有构成压缩机部的叶轮20。
[0021]涡轮19在外周部具有多个叶片19a。该叶片19a配置在设置于气体入口外壳11的排气气体导入道22与设置于气体出口外壳12的排气气体排出道23之间。
另一方面，叶轮20配置在设置于空气引导外壳14的吸入空气导入道24的后方。吸入空气导入道24经由叶轮20与涡旋室25连接，而且涡旋室25经由未图示的吸入空气导入道与引擎的燃烧室连接。
另外，符号26为过滤器，所述过滤器使吸入空气在吸入到吸入空气导入道24的前段通过来整流吸入空气。
[0022]并且，轴承台13上形成有润滑油供给通道27，该润滑油供给通道27的基端部与引擎的油泵(未图示)连接。另一方面，润滑油供给通道27的另一端部分支为分别与推力轴承16及径向轴承17、18连接的分支通道28、29、30。
[0023]而且，在轴承台13中的叶轮20侧的端部上设置有密封位于叶轮20的背面侧