具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，作为实施方式记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不是将本发明的范围限定于此的意思，只不过是说明例。

例如，表示“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等相对或绝对的配置的表达不仅严密地表示这样的配置，还表示带有公差、或者能够获得相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。

例如，表示“相同”、“相等”以及“均质”等事物为相等的状态的表达不仅表示严格相等的状态，还表示存在公差、或者能够获得相同功能的程度的差的状态。

例如，表示四边形状或圆筒形状等形状的表达不仅表示几何学上严格意义上的四边形状或圆筒形状等形状，在能够获得相同效果的范围内，还表示包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“具备”、“设置”、“具有”、“包括”或“有”一个构成要素这样的表达并不是排除其他构成要素的存在的排他性的表达。

图1是沿着一个实施方式的离心压缩机2的旋转轴线O的概略剖视图。图2是示意性地示出图1所示的离心压缩机2的与涡旋流路8的轴向垂直的截面的一例的图。图3是示出图2所示的离心压缩机2的周向上的每隔规定角度的涡旋流路8的截面形状变化的图。离心压缩机2例如能够应用于汽车用或船舶用的涡轮增压器、其他工业用离心压缩机、送风机等。

例如如图1所示，离心压缩机2包括叶轮4和收容叶轮4的壳体6。以下，将叶轮4的轴向简称为“轴向”，将叶轮4的径向简称为“径向”，将叶轮4的周向简称为“周向”。

壳体6具备在叶轮4的外周侧形成涡旋流路8的涡旋部10和形成将由叶轮4压缩的压缩空气供给到涡旋流路8的扩散流路12的扩散部14。在沿着叶轮4的旋转轴线O的截面中，涡旋流路8具有大致圆形形状，扩散流路12沿着径向形成为直线状。

扩散部14由形成扩散流路12的一对流路壁14a、14b构成，流路壁14a的流路壁面14a1和流路壁14b的流路壁面14b1在沿着旋转轴线O的截面中，在扩散流路12的出口12a侧沿着径向形成为直线状。

需要说明的是，在图1中，虽然为了方便而对涡旋部10和扩散部14标注不同的阴影线，但壳体6也可以由在与涡旋部10和扩散部14的边界位置无关的任意的部位连结的多个壳体部件构成。另外，壳体6除了收容叶轮4的压缩机壳体之外，还可以包括收容可旋转地支承叶轮4的轴承的轴承壳体的一部分。

在此，如图2所示，将周向上的涡旋部10的舌部16的位置(涡旋流路8的卷绕开始端8a与卷绕结束端8b的连接位置)定义为60°，将叶轮4的旋转方向r上的下游方向定义为周向的位置的正方向。需要说明的是，周向上的位置是指围绕叶轮4的旋转轴线O的角度位置，在本说明书中，作为角度位置的基准位置，将舌部16的位置定义为60°。

如图3所示，涡旋流路8的流路截面的面积从60°的位置到360°的位置随着向叶轮4的旋转方向上的下游侧前进而扩大。另外，在图3所示的例示的方式中，涡旋流路的截面中心C与叶轮4的旋转轴线O(参照图1)的距离H从60°到360°恒定。

图4是示出一个实施方式的周向的位置与扩散部14的外径R的关系的扩散部外径分布Fd的图。需要说明的是，扩散部14的外径R是指扩散流路12的出口12a(参照图1)与叶轮4的旋转轴线O之间的距离R，即流路壁14a的外周缘14a2与叶轮4的旋转轴线O之间的距离R。

如图4所示，扩散部外径分布Fd包括外径增加部18，扩散部14的外径R随着朝向周向上的正方向而增加。另外，在扩散部外径分布Fd中，外径增加部18的起点的位置A1(外径R的增加开始的角度位置)为150°以下，外径增加部18的终点的位置A2(外径R的增加结束的角度位置)为270°以上。在图示的例示的扩散部外径分布中，位置A1为60°，位置A2为360°，扩散部14的外径R从位置A1到位置A2线性地增加。另外，图示的例示的扩散部外径分布满足A2-A1≥150°以及A2-A1≥180°。

在此，关于将位置A1设为150°以下，将位置A2设为270°以上而得到的效果，与图5A～图5C所示的三个比较方式对比进行说明。

如前所述，为了降低离心压缩机的涡旋流路及其下游侧的出口流路中的压力损失，优选地，在扩散流路中尽量使压力恢复，为此，增大扩散部的外径是有效的。另一方面，增大扩散部的外径会导致离心压缩机的整体尺寸的增加和搭载性的恶化，因此扩散部的外径的扩大存在极限。

在典型的离心压缩机中，如图5A所示，涡旋流路8中的卷绕开始的位置处的外径E1比涡旋流路8的卷绕结束的位置处的外径E2(最大外径)小。相对于图5A所示的结构，如图5B所示，在单纯地增大卷绕开始侧的扩散部14的外径R的情况下，涡旋流路8的截面中心C与叶轮4的旋转轴线O的距离H随着从卷绕开始侧朝向卷绕结束侧而变小。在这种情况下，在涡旋流路8的涡旋开始侧减速而压力恢复的流动朝向涡旋结束侧再次增速而压力降低，因此压力损失增大而效率降低。

因此，优选地，在使涡旋流路8的截面中心C与叶轮4的旋转轴线O的距离H在周向上恒定的状态下仅延长扩散部14的外径R，但难以制作这样的形状。如图5C所示，相对于图5A所示的结构，在不改变涡旋流路8的外径尺寸而延长扩散部14的外径R的情况下，扩散部14的外径R的延长极限由涡旋流路8的截面的曲率开始的位置P0决定。这是因为，当进一步扩大扩散部14的外径R时，由于形成涡旋流路8的壁面的曲率，扩散流路12随着朝向径向外侧而缩小。另外，如图5C所示，在延长扩散部14的外径R的情况下，涡旋流路8中截面积特别小的涡旋开始侧的截面形状大幅地变化，涡旋流路8的截面形状成为与圆形相距甚远的形状，结果导致涡旋流路8的涡旋开始侧的压力损失增大。

与此相对，在图4所示的实施方式中，如上所述，外径增加部18的起点的位置A1为150°以下，外径增加部18的终点的位置A2为270°以上。由此，能够在涡旋流路8的截面积比较小且扩散部14的外径R的增加对截面形状的影响大的卷绕开始侧的位置(150°以下的位置)，减小扩散部14的外径R，并且在涡旋流路8的截面积比较大且扩散部的外径R的增加对截面形状的影响比较小的卷绕结束侧的位置(270°以上的位置)，增大扩散部14的外径R。因此，能够有效地得到延长扩散部14的外径R引起的效率提高效果，能够实现高效率的离心压缩机。另外，通过满足A2-A1≥150°(更优选A2-A1≥180°)，能够进一步提高上述效率提高效果。

图6是示出另一实施方式的周向的位置与扩散部14的外径R的关系的扩散部外径分布Fd的另一例的图。图7是示出一个比较方式的周向的位置与扩散部14的外径R的关系的扩散部外径分布Fd的图。

在图6所示的实施方式中，扩散部外径分布Fd具有正弦波形状，外径增加部18的起点的位置A1为150°，外径增加部18的终点的位置A2为330°。因此，在图6所示的扩散部外径分布Fd中，也与图4所示的扩散部外径分布Fd同样，位置A1为150°以下，位置A2为270°以上，满足A2-A1≥150°以及A2-A1≥180°。

在图7所示的比较方式中，扩散部外径分布Fd具有正弦波形状，相对于图6所示的扩散部外径分布Fd相位错开180°。因此，在图7所示的扩散部外径分布Fd中，从150°到330°，扩散部14的外径R减小。

图8是按离心压缩机的转速示出图6所示的实施方式、图7所示的比较方式、以及图5A所示的比较方式中的离心压缩机的空气流量与效率的关系的图。在图8中，实线示出图6所示的实施方式的性能试验结果，虚线示出图7所示的比较方式的性能试验结果，单点划线示出图5A所示的比较方式的性能试验结果。根据图8所示的性能试验结果可知，在位置A1为150°以下、位置A2为270°以上的实施方式中，相对于其他两个比较方式，能够提高5％左右的效率。

接着，使用图9～图12对其他几个实施方式进行说明。

图9是示出另一实施方式的周向的位置与扩散部14的外径R的关系的扩散部外径分布Fd的图。图10是示出另一实施方式的周向的位置与扩散部14的外径R的关系的扩散部外径分布Fd的图。图11是示出另一实施方式的周向的位置与扩散部14的外径R的关系的扩散部外径分布Fd的图。

在图9～图11所示的几个实施方式中也同样，扩散部外径分布Fd中的外径增加部18的起点的位置A1为150°以下，外径增加部18的终点的位置A2为270°以上。另外，位置A1为60°，位置A2为360°，满足A2-A1≥150°以及A2-A1≥180°。

在几个实施方式中，例如如图9～图11所示，外径增加部分18包括扩散部分14的外径R随着朝向正方向而非线性地增加的非线性增加部20。

在几个实施方式中，例如如图9以及图11所示，非线性增加部20中属于从周向上的210°的位置到360°的位置的范围的部分22包括向上凸的凸曲线部24。

根据相关的结构，在涡旋流路8的截面积比较大且扩散部14的外径R的增加对截面形状的影响比较小的卷绕结束侧，能够遍及周向上的大范围地增大扩散部14的外径R。因此，能够有效地得到延长扩散部14的外径R引起的效率提高效果，能够实现高效率的离心压缩机。

在几个实施方式中，例如如图10以及图11所示，非线性增加部20中属于从周向上的60°的位置到210°的位置的范围的部分26包括向下凸的凸曲线部28。

根据相关的结构，在涡旋流路8的截面积比较小且扩散部14的外径R的增加对截面形状的影响大的卷绕开始侧，能够遍及周向上的大范围地减小扩散部14的外径R。因此，能够有效地得到延长扩散部14的外径R引起的效率提高效果，能够实现高效率的离心压缩机。

在几个实施方式中，例如如图11所示，扩散部外径分布Fd在从周向上的60°的位置到360°的位置的范围中为S字状。

根据相关的结构，在涡旋流路8的截面积比较大且扩散部14的外径R的增加对截面形状的影响比较小的卷绕结束侧，能够遍及周向上的大范围地增大扩散部14的外径R。另外，在涡旋流路8的截面积比较小且扩散部14的外径R的增加对截面形状的影响大的卷绕开始侧，能够遍及周向上的大范围地减小扩散部14的外径R。因此，能够有效地得到延长扩散部14的外径R引起的效率提高效果，能够实现高效率的离心压缩机。

在几个实施方式中，例如如图11所示，扩散部外径分布Fd中的卷绕结束侧的大径部30和卷绕开始侧的小径部32通过不具有弯曲点的平滑的线连接。在图11所示的例示的方式中，扩散部外径分布Fd在相对于360°(0°)的位置的正方向侧，在360°的位置和60°的位置之间包括向上凸的凸曲线部34和向下凸的凸曲线部36。由此，能够形成周向的静压分布不急剧变化的流场。在几个实施方式中，在图4、图6、图9以及图10所示的扩散部外径分布Fd中，也可以与图11所示的扩散部外径分布Fd同样地在360°的位置和60°的位置之间包含向上凸的凸曲线部34和向下凸的凸曲线部36。

图12是示出另一实施方式的与叶轮4的旋转轴线O正交的截面中的扩散部14的外周缘14a2(流路壁14a的外周缘14a2)的图。图13是示出图12所示的扩散部14的扩散部外径分布Fd的图。图14是示出图12所示的基准圆S1和外周缘14a2的周向的位置与X坐标的关系的图。图15是示出图12所示的基准圆S1和外周缘14a2的周向的位置与Y坐标的关系的图。需要说明的是，在图12所示的例示的方式中，0°(360°)的位置是X坐标的正方向，90°的位置是Y坐标的正方向。

在图12中，实线示出一个实施方式的扩散部14的外周缘14a2，单点划线示出以叶轮4的旋转轴线O为中心的基准圆S1，虚线示出以叶轮4的旋转轴线O为中心的椭圆S2。

如图12所示，外周缘14a2、基准圆S1以及椭圆S2在60°的位置处共有切线L1。另外，外周缘14a2以及椭圆S2在330°的位置处共有切线L2。椭圆S2的长边通过150°的位置和330°的位置，椭圆S2的短边通过60°的位置和240°的位置。

另外，图13所示的扩散部外径分布Fd中的外径增加部18的起点的位置A1为150°以下，外径增加部18的终点的位置A2为270°以上。另外，位置A1为60°，位置A2为330°，扩散部14的外径R从位置A1到位置A2线性地增加。另外，满足A2-A1≥150°以及A2-A1≥180°。

在几个实施方式中，如图12所示，在与叶轮4的旋转轴线O正交的截面中，扩散部14的外周缘14a2中连接外径R为最大的位置A2和外径R为最小的位置A1的部分38(位置A2的正方向侧且位置A1的负方向侧的部分)由椭圆S2的一部分形成。

根据相关的结构，如图14以及图15所示，在由与叶轮4的旋转轴线正交的X轴以及Y轴决定的坐标系中，在外径R为最大的位置A2和外径R为最小的位置A1处，能够将外周缘14a2在X轴以及Y轴的任一个中平滑地连接。由此，能够形成在涡旋流路8的周向的静压分布中静压在周向上不急剧变化的流场。因此，能够实现高效的离心压缩机2。

图16是示出另一实施方式的与叶轮4的旋转轴线O正交的截面中的扩散部14的外周缘14a2(流路壁14a的外周缘14a2)的图。图17是示出图16所示的扩散部14的扩散部外径分布Fd的图。图18是示出图16所示的基准圆S1和外周缘14a2的周向的位置与X坐标的关系的图。图19是示出图16所示的基准圆S1和外周缘14a2的周向的位置与Y坐标的关系的图。需要说明的是，在图16所示的例示的方式中，0°(360°)的位置是X坐标的正方向，90°的位置是Y坐标的正方向。

在图16中，实线示出一个实施方式的扩散部14的外周缘14a2，单点划线示出以叶轮4的旋转轴线O为中心的基准圆S1，虚线示出具有从叶轮4的旋转轴线O向X坐标的负方向偏心的中心G的椭圆S2。

如图16所示，外周缘14a2、基准圆S1以及椭圆S2在60°的位置处共有切线L1。另外，外周缘14a2以及椭圆S2在360°的位置处共有切线L2。椭圆S2的长边通过180°的位置和360°的位置。

另外，图17所示的扩散部外径分布Fd中的外径增加部18的起点的位置A1为150°以下，外径增加部18的终点的位置A2为270°以上。另外，位置A1为60°，位置A2为360°，扩散部14的外径R从位置A1到位置A2线性地增加。另外，满足A2-A1≥150°以及A2-A1≥180°。

在几个实施方式中，如图16所示，在与叶轮4的旋转轴线O正交的截面中，扩散部14的外周缘14a2中连接外径R为最大的位置A2和外径R为最小的位置A1的部分38(位置A2的正方向侧且位置A1的负方向侧的部分)由椭圆S2的一部分形成。

根据相关的结构，如图14以及图15所示，在由与叶轮4的旋转轴线正交的X轴以及Y轴决定的坐标系中，在外径R为最大的位置A2和外径R为最小的位置A1处，能够将外周缘14a2在X轴以及Y轴的任一个中平滑地连接。由此，能够形成在涡旋流路的周向的静压分布中静压在周向上不急剧变化的流场。另外，由于椭圆S2的中心G相对于叶轮4的旋转轴线O偏心，因此能够遍及周向的大范围地形成外径增加部18。因此，能够实现高效的离心压缩机。

本发明不限定于上述的实施方式，还包括对上述实施方式施加了变形的方式、和将这些方式适当组合的方式。

附图标记说明

2离心压缩机；

4叶轮；

6壳体；

8涡旋流路；

8a卷绕开始端；

10涡旋部；

12扩散流路；

14扩散部；

14a2外周缘；

14a流路壁；

14a、14b流路壁；

14a流路壁；

14a、14b流路壁；

14a1、14b1流路壁面；

16舌部；

18外径增加部；

20非线形增加部；

22、26、38部分；

24、28、34、36凸曲线部；

30大径部；

32小径部。