【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用過給機の圧縮機等に用いられる遠心圧縮機に関し、詳しくは、ディフューザ通路に案内羽根が突出・退避可能に設けられて成る遠心圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠心圧縮機は、インペラとスクロールの間に形成された円環状のディフューザ通路によって、インペラから吐出される流体の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換するように構成されている。また、ディフューザ通路に流体の流れを制御する案内羽根を設けてエネルギー変換の効率向上を図ったものもある。
【０００３】
ディフューザ通路に案内羽根を備える遠心圧縮機は、低流量域では効率を向上し得る一方高流量域では案内羽根を備えないものに比較して効率が低下し、高効率を得られる流量範囲が狭くなるという欠点がある。このため、広い流量範囲にわたって高い効率を求められる車両用過給機等では、引用文献１乃至４に開示されるように、案内羽根をディフューザ壁に出没可能に設け、案内羽根がディフューザ通路内に突出した状態とディフューザ通路から退避した状態とに切り替えることのできる構成が種々提案されている。このような構成により、低流量域では案内羽根を突出させて効率を高めることができると共に高流量時には案内羽根をディフューザ通路内から退避させることで効率の低下を防ぐことができ、広い流量範囲で高い効率を得ることができる。
【０００４】
ここで、特許文献４における案内羽根の出没構造は、断面図である図５に示すように、案内羽根６１の背後に形成された流体室６２内に、ダイアフラム等の弾性仕切部材６３がスプリング６４によってディフューザ通路６５側に付勢されて設けられており、この弾性仕切部６３が流体圧によって移動駆動されて案内羽根６１を出没させるようになっている。
【０００５】
弾性仕切部材６３によって仕切られた前後の気室６２Ｆ，６２Ｒは第一開閉弁によって連通・遮断可能に、また、反ディフューザ側の気室６２Ｒは負圧源と第二開閉弁によって連通・遮断可能とされるが、図示構成では電磁三方弁６６がこれら第一開閉弁及び第二開閉弁の機能を兼ねている。つまり、この電磁三方弁６６は、前後の気室６２Ｆ，６２Ｒを連通する状態と、ディフューザ側の気室６２Ｆが閉じて反ディフューザ側の気室６２Ｒが負圧源に連通した状態とに切り替え得るように構成されている。
【０００６】
そして、前後の気室６２Ｆ，６２Ｒを連通させることでスプリング６４の付勢力によって弾性仕切部材６３がディフューザ側に移動して案内羽根６１をディフューザ通路６５内に突出させ、ディフューザ側の気室６２Ｆを閉じて反ディフューザ側の気室６２Ｒを負圧源に連通させることでスプリング６４の付勢力に抗して弾性仕切部材６３を反ディフューザ側に移動させて案内羽根６１をディフューザ通路６５内から退避させるようになっているものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６４−６６４１９号公報
【特許文献２】
特開平５−９９１９９号公報
【特許文献３】
特開２０００−２０５１８６号公報
【特許文献４】
特開２００１−３２９９９６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のごとき案内羽根をディフューザ壁に出没可能に設けた従来構成の遠心圧縮機では、案内羽根はディフューザ壁に形成された案内羽根の断面形状と対応する形状の孔を介して出没するように構成されていることから、孔と案内羽根の間に存する摺動に必要な隙間を介して流体が漏出して効率が低下するという問題があった。また、案内羽根と対応した複雑な形状の孔を多数形成しなければならないため、加工が面倒で時間を要すると共にコストアップとなるという問題もあった。
【０００９】
更に、上述の特許文献４における案内羽根の移動構造では、ディフューザ側の気室６２Ｆ内はディフューザ通路６５内の流体圧が漏洩して反ディフューザ側の気室６２Ｒ内に対して高圧となる。つまり、前後の気室６２Ｆ，６２Ｒに圧力差が生ずることとなり、このために、退避状態の案内羽根６１をディフューザ通路６５内に突出させるスプリング６４にはこの圧力差に抗する大きな付勢力が必要となる。しかし、構成上軸方向の厚さが限られる気室６２Ｒ内に配設し得るスプリング６４で大きな付勢力を得ることは困難であり、その結果、突出動作が不安定となるという問題がある。この問題は、特にタービンが隣接する車両用ターボチャージャーにおいて著しい。
【００１０】
また、案内羽根６１の突出・退避の切り替えを行う電磁三方弁６６は前後の気室６２Ｆ，６２Ｒの圧力差に耐え得る特殊なものが必要であってコストを要し、それを避けるために二つの制御弁を独立して設けると弁制御が複雑で面倒なものとなる。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、流体の漏れを防止して効率低下を防ぐことができると共に、簡単な制御弁の構成及び制御で安定して作動させることができ、低流量側での作動領域を拡大し得ると共に高流量側で効率向上できる遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成する本発明の遠心圧縮機は、インペラの吐出側とスクロールを連通するディフューザ通路の対向するディフューザ壁の少なくとも一方に、案内羽根が移動操作手段によって突出・退避可能に設けられて成る遠心圧縮機において、前記案内羽根は、一方のディフューザ壁に形成された円環状の案内孔に摺動移動可能に嵌合した円環状の基板部材に立設されており、前記移動操作手段は、前記案内孔の背後に形成された流体室と、前記基板部材と結合され前記流体室を前後に仕切って配設された弾性仕切部材と、該弾性仕切部材を前記案内羽根の突出側に付勢する突出付勢手段と、前記弾性仕切部材の後方側の気室に負圧を印加して前記弾性仕切部材を移動駆動する負圧印加手段と、前記後方側の気室と前記ディフューザ通路とを連通する通気孔と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、案内羽根は基板部材が案内孔内を摺動して出没するためにシール面の形状は単純な円環状であり容易に製作し得ると共に流体の漏洩を防ぐことができ、移動操作手段の弾性仕切部材も流体の漏洩を防ぐ。移動操作手段は、突出付勢手段による弾性仕切部材の突出付勢によって案内羽根をディフューザ通路内に突出させ、負圧印加手段によって弾性仕切部材の後方側の気室に負圧を印加することで弾性仕切部材を突出付勢手段の付勢力に抗して後方側に移動させることで案内羽根をディフューザ通路内から退避させる。後方側の気室とディフューザ通路とを連通する通気孔は、後方側の気室にディフューザ通路の圧力を供給するように作用し、これによって前後の気室の圧力差がなくなって突出付勢手段に大きな付勢力を要することなく案内羽根の安定作動が可能となる。
【００１４】
また、上記構成に加え、上記案内羽根の先端には、突出時に対向する他方のディフューザ壁の一部を形成すると共に退避時に上記案内孔を閉塞して前記一方のディフューザ壁を形成する円環状の先端板部材が設けられて構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、案内羽根の退避時には、先端板部材が案内孔を閉塞して流体の漏洩を防ぐ。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る遠心圧縮機の一構成例であるエンジンの吸気を加圧供給する車両用過給機の遠心圧縮機の縦断面図，図２はそのＡ−Ａ線に相当するケーシングを除いた一部破断断面図である。尚、図２は上半分は案内羽根がディフューザ通路内に突出した状態，下半分は案内羽根がディフューザ通路から退避した状態を示している。また、図３は図１中のＸ部で示すディフューザ通路部分の拡大断面図であって案内羽根がディフューザ通路内に突出した状態を示し，図４は図３の状態から案内羽根が退避した状態を示す図である。
【００１７】
図１に示す遠心圧縮機１０は、ハウジング１１内に、図示しないタービンによって回転駆動されるタービン軸９に取り付けられたインペラ１２が配設され、その吐出側とハウジング１１の外周側に形成されたスクロール１３とがディフューザ通路１４によって連通している。
【００１８】
ディフューザ通路１４は、ディフューザ壁としての対向するハブ側通路壁１５とシュラウド側通路壁１６によって挟まれた所定幅の円環状の通路であり、そのハブ側通路壁１５はスクロール１３とそのハブ側の開口端部に締着されたボディプレート１９の間に介設された外周カバープレート１７と内周カバープレート１８によって構成され、シュラウド側通路壁１６はハウジング１１の壁面で構成されている。
【００１９】
ハブ側通路壁１５を構成する外周カバープレート１７と内周カバープレート１８は、それぞれ所定厚さの円環状であってインペラ１２の回転軸を中心として同心状に設けられており、これら外周カバープレート１７の内周縁と内周カバープレート１８の外周縁でハブ側通路壁１５に円環状の案内孔２０を形成している。また、その案内孔２０の背面側にはボディプレート１９によって操作手段としての操作機構４０の流体室４１が形成されている。
【００２０】
案内孔２０には、案内羽根３２を備える案内羽根ユニット３０がインペラ１２の回転軸と平行な方向に移動可能に設けられている。この案内羽根ユニット３０は移動操作手段としての操作機構４０によって移動操作されて、案内羽根３２がディフューザ通路１４内に位置する突出状態と、ディフューザ通路１４から引っ込んだ退避状態の何れかの状態を択一的に採り得るようになっている。
【００２１】
案内羽根ユニット３０は、基板部材としての円環状のディフューザプレート３１に案内羽根３２が周方向に等間隔で例えば１３〜１７枚立設され、その先端に先端板部材としての円環状のクラウンプレート３３が設けられて構成されている。そして、この案内羽根ユニット３０がディフューザ通路１４内に突出した状態では、図３に示すようにクラウンプレート３３の外面がシュラウド側通路壁１６に密着してその内面がシュラウド側の通路壁となると共にディフューザプレート３１が案内孔２０の開口部を閉塞してハブ側の通路壁を形成する。また、案内羽根ユニット３０がディフューザ通路１４から退避した状態では、図４に示すようにクラウンプレート３３が案内孔２０を閉塞してハブ側の通路壁を形成するようになっている。
【００２２】
ディフューザプレート３１は、案内孔２０に摺動可能に嵌合する所定厚さの円環状で、その外周内側には段差部３１Ａが形成されている。一方、案内孔２０の外周内側を形成する外周カバープレート１７の角部には段差部２０Ａが形成されており、案内羽根ユニット３０が突出した状態では段差部３１Ａが段差部２０Ａに当接してその位置を規定すると共に空気の漏洩を防ぐようになっている。尚、これに代えて、ディフューザプレート３１の内周に形成された段差部が案内孔２０の内周内側に形成された段差部に当接して案内羽根ユニット３０の位置を規定すると共に空気の漏洩を防ぐ構成としても良い。
【００２３】
クラウンプレート３３は、案内孔２０をディフューザ通路１４側から閉塞し得る内外径の円環状で、案内羽根３２側の内面はインペラ１２の中心軸と直交する平面となっている。また、外面は、ディフューザ通路１４の入口側が先細りの傾斜面３３Ａ、後端側が平面部３３Ｂとなっている。平面部３３Ｂは、案内羽根３２の移動方向と直交する平面で、所定幅に形成されている。これにより、クラウンプレート３３は，ディフューザ通路１４の入口側は先端が尖った楔状で出口側は所定の一定厚さの板状の断面形状を呈している。そして、図４に示す案内羽根ユニット３０がディフューザ通路１４から退避した状態では、尖った先端部が内周カバープレート１８に当接して滑らかに連続する壁面を形成するようになっている。
【００２４】
一方、シュラウド側通路壁１６のクラウンプレート３３と対向する部位は、クラウンプレート３３の外面と対応して傾斜部１６Ａと平面部１６Ｂが連続する形状に形成されており、案内羽根ユニット３０がディフューザ通路１４内に突出した状態では、クラウンプレート３３の傾斜面３３Ａがシュラウド側通路壁１６のの傾斜部１６Ａに、クラウンプレート３３の平面部３３Ｂがシュラウド側通路壁１６の平面部１６Ｂにそれぞれ当接し、クラウンプレート３３の内面とハウジング１１とが滑らかに連続するようになっている。
【００２５】
このように、クラウンプレート３３がシュラウド側通路壁１６に傾斜面３３Ａと平面部３３Ｂで当接することにより、クラウンプレート３３の平面部３３Ｂがシュラウド側通路壁１６の平面部１６Ｂに気密的に密着し、クラウンプレート３３とシュラウド側通路壁１６の間の隙間を介してスクロール側からディフューザ通路１４の入口側へ空気が環流することを防ぐことができる。つまり、クラウンプレート３３の外面全体が傾斜面では、クラウンプレート３３の全周に亘ってシュラウド側通路壁１６に気密的に密着させることが難しく、両者の間に形成された隙間を介してスクロール側からディフューザ通路１４の入口側へ空気の環流が生じて効率低下を来してしまうが、本構成のように平面部３３Ｂを設けることによってクラウンプレート３３の全周に亘って気密的に密着させることが容易となり、効率低下を防ぐことができるものである。尚、クラウンプレート３３の外面にゴム等の弾性密着層を焼き付け等によって形成しても良く、そうすればより一層気密性を高めることができる。
【００２６】
操作機構４０は、図３，４に示すように、案内孔２０の背面側にボディプレート１９によって密閉形成された流体室４１の内部に、弾性仕切部材としてのダイアフラム４２が当該流体室４１内を前後の気室４１Ｆ，４１Ｒに仕切って設けられ、その後方側の気室４１Ｒに突出付勢手段としての突出スプリング４３が配設されると共にこの気室４１Ｒに図示しないが制御弁を介して負圧源が接続されて構成されている。
【００２７】
ダイアフラム４２は流体室４１と対応する円環状であってその幅方向中央が案内羽根ユニット３０のディフューザプレート３１に締着され、突出スプリング４３によって前方側に押圧付勢されている。
【００２８】
突出スプリング４３は、コイルスプリングであって、気室４１Ｒ内にその周方向に複数配設され、リテーナー４４を介してダイアフラム４２を前方側に押圧付勢している。
【００２９】
このように構成された操作機構４０は、通常状態ではダイアフラム４２が突出スプリング４３によって前方側に押圧付勢されて案内羽根ユニット３０を突出状態とし、制御弁の開放によって気室４１Ｒに負圧源の負圧を印加することでダイアフラム４２を突出スプリング４３の付勢力に抗して後方側に変位させて案内羽根ユニット３０を退避状態とするように作用する。
【００３０】
ここで、後方側の気室４１Ｒとディフューザ通路１４とを連通する通気孔５０が、外周カバープレート１７とボディプレート１９を貫通して設けられている。
【００３１】
通気孔５０は、外周カバープレート１７を厚さ方向に貫通する通気孔５１とボディプレート１９を厚さ方向に貫通する通気孔５２とが、外周カバープレート１７とボディプレート１９の接合面で連通するように形成されている。その径及び数は、気室４１Ｒにディフューザ通路の圧力を作用させ得、且つ、負圧源からの負圧の印加によるダイアフラム４２の移動操作を妨げることがないように最小限に設定される。例えば、周方向に一カ所、径１ｍｍ程度で形成すれば良い。
【００３２】
このような通気孔５０を備えることにより、ディフューザ通路１４の圧力が後方側の気室４１Ｒに作用することとなって、ディフューザ通路１４の圧力が漏洩する前方側の気室４１Ｆと後方側の気室４１Ｒと内圧が均等化され、その結果、小さな付勢力の突出スプリング４３で案内羽根ユニット３０を突出操作して突出状態を安定的に保つことができる。つまり、通気孔５０が無い場合には前方側の気室４１Ｆの圧力のみが高くなってダイアフラム４２に作用することから案内羽根ユニット３０を突出させる突出スプリング４３にはこの圧力に抗する大きな付勢力が必要となるが、通気孔５０によって前後の気室４１Ｆ，４１Ｒの圧力差をなくすことで小さな力で駆動し得るものである。尚、本構成では、通気孔５０のディフューザ通路１４への開口位置は案内羽根ユニット３０が退避状態の時にクラウンプレート３３によって覆われる位置に設定されているが、通気孔５０が密閉閉塞されて後方側の気室４１Ｒへの圧力供給が不能となる虞がある場合には、クラウンプレート３３の通気孔５０の開口部と対応する位置に貫通孔を設ければ良い。
【００３３】
上記のごとく構成された遠心圧縮機１０は、低流量域では操作機構４０の制御弁を閉じた状態として、案内羽根３２がディフューザ通路１４内に位置するように案内羽根ユニット３０をディフューザ通路１４内に突出させ、高流量域では制御弁を開いて案内羽根ユニット３０をディフューザ通路１４から退避させる。これにより、低流量域では案内羽根３２によって効率を高めることができると共に高流量域における効率の低下を防ぐことができ、広い流量範囲で高い効率を得ることができる。
【００３４】
案内羽根ユニット３０の移動は操作機構４０の一つの制御弁の開閉制御のみによって可能であって極めて単純であり、制御弁も単純なもので良いために安価に構成できる。
【００３５】
案内羽根ユニット３０がディフューザ通路１４内に突出した状態では、案内孔２０をディフューザプレート３１が閉塞すると共にディユーザプレート３１の段差部３１Ａが案内孔２０の段差部２０Ａに当接してディフューザ通路１４内の空気の流体室４１への漏出を防ぎ、また、流体室４１内のダイアフラム４２が気密を保持するために空気の漏洩による効率低下を防ぐことができる。クラウンプレート３３の内面はケーシング１１と滑らかに連続するため、インペラ１２から吐出される空気を円滑に流すことができる。
【００３６】
一方、案内羽根ユニット３０がディフューザ通路１４から退避した状態では、案内孔２０をクラウンプレート３３が閉塞してディフューザ通路１４内の空気の流体室４１への漏洩を防ぎ、また、クラウンプレート３３の外面がカバープレート１８と滑らかに連続してインペラ１２から吐出される空気を円滑に流すことができる。
【００３７】
尚、上記構成例は、車両用過給機に適用した遠心圧縮機について説明したが、本発明は車両用過給機に限らず、広い流量範囲で運転する他の遠心圧縮機にも同様に適用することができる。また、案内羽根はディフューザ通路のハブ側の壁面に設けられているが、スペース的な余裕があればシュラウド側の壁面に設けても良いものである。更に、通気孔の位置及び形状も上記構成例に限定されるものではなく、適宜変更可能なものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る遠心圧縮機によれば、案内羽根は、一方のディフューザ壁に形成された円環状の案内孔に摺動移動可能に嵌合した円環状の基板部材に立設されており、移動操作手段は、前記案内孔の背後に形成された流体室と、基板部材と結合され流体室を前後に仕切って配設された弾性仕切部材と、該弾性仕切部材を案内羽根の突出側に付勢する突出付勢手段と、弾性仕切部材の後方側の気室に負圧を印加して弾性仕切部材を移動駆動する負圧印加手段と、後方側の気室とディフューザ通路とを連通する通気孔と、を備えて構成されていることにより、案内羽根が出没移動する案内孔は単純な円環状であるために製作が容易で安価に製作できると共に、移動操作手段の弾性仕切部材と相俟って流体の漏洩が無く効率低下を防ぐことができる。また、移動操作手段は、その後方側の気室に通気孔を介してディフューザ通路の圧力が供給されて前後の気室に圧力差がなくなることから小さな付勢力の突出付勢手段によっての案内羽根の安定作動が可能であり、更に、弾性仕切部材の後方側の気室への負圧の供給・停止のみによって案内羽根の出没移動が可能であるため、単純で安価に構成できると共に制御も容易となるものである。つまり、流体の漏れを防止して効率低下を防ぐことができると共に、簡単な制御弁の構成及び制御で安定して作動させることができ、低流量側での作動領域を拡大し得ると共に高流量側で効率向上できるものである。
【００３９】
また、上記構成に加え、案内羽根の先端には、突出時に対向する他方のディフューザ壁の一部を形成すると共に退避時に案内孔を閉塞して一方のディフューザ壁を形成する円環状の先端板部材が設けられて構成されていることにより、案内羽根の退避時に先端板部材が案内孔を閉塞して流体の漏洩を阻止し、効率の低下を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠心圧縮機の一構成例であるエンジンの吸気を加圧供給する車両用過給機の遠心圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に相当するケーシングを除いた一部破断断面図である。
【図３】図１のＸ部拡大断面図であって案内羽根がディフューザ通路内に突出した状態を示す図である。
【図４】図３から案内羽根が退避した状態を示す図である。
【図５】従来例としての案内羽根の出没構造を示す遠心圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１０ 遠心圧縮機
１２ インペラ
１３ スクロール
１４ ディフューザ通路
１５ ハブ側通路壁（ディフューザ壁）
１６ シュラウド側通路壁（ディフューザ壁）
２０ 案内孔
３１ ディフューザプレート（基板部材）
３２ 案内羽根
３３ クラウンプレート（先端板部材）
４０ 操作機構（移動操作手段）
４１ 流体室
４１Ｆ 気室
４１Ｒ 気室（弾性仕切部材の後方側の気室）
４２ ダイアフラム（弾性仕切部材）
４３ 突出スプリング（突出付勢手段）
５０ 通気孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a centrifugal compressor used for a compressor of a supercharger for a vehicle, and more particularly, to a centrifugal compressor in which guide vanes are provided in a diffuser passage so as to project and retract.
[0002]
[Prior art]
The centrifugal compressor is configured to convert kinetic energy of fluid discharged from the impeller into pressure energy by an annular diffuser passage formed between the impeller and the scroll. In some cases, guide vanes for controlling the flow of a fluid are provided in a diffuser passage to improve the efficiency of energy conversion.
[0003]
Centrifugal compressors with guide vanes in the diffuser passage can improve efficiency in low flow ranges, but have lower efficiency in high flow ranges than those without guide vanes, and the flow range in which high efficiency can be obtained is narrower. Disadvantage. For this reason, in a vehicle supercharger or the like that requires high efficiency over a wide flow rate range, as disclosed in Patent Documents 1 to 4, the guide blades are provided so as to be able to protrude and retract from the diffuser wall, and the guide blades are disposed in the diffuser passage. Various configurations have been proposed that can switch between a protruding state and a state retracted from the diffuser passage. With such a configuration, the efficiency can be increased by projecting the guide blades in a low flow rate range, and the efficiency can be prevented from lowering by retracting the guide blades from the diffuser passage at a high flow rate. High efficiency can be obtained.
[0004]
Here, the projecting and retracting structure of the guide blade in Patent Document 4 is such that, as shown in FIG. 5 which is a cross-sectional view, an elastic partition member 63 such as a diaphragm is provided with a spring 64 in a fluid chamber 62 formed behind the guide blade 61. The elastic partitioning section 63 is moved and driven by fluid pressure so that the guide blade 61 is made to protrude and retract.
[0005]
The front and rear air chambers 62F and 62R partitioned by the elastic partition member 63 can be communicated and shut off by a first on-off valve, and the air chamber 62R on the side opposite to the diffuser can be communicated and shut off by a negative pressure source and a second on-off valve. However, in the illustrated configuration, the electromagnetic three-way valve 66 also functions as the first on-off valve and the second on-off valve. That is, the electromagnetic three-way valve 66 can switch between a state in which the front and rear air chambers 62F and 62R are communicated and a state in which the diffuser-side air chamber 62F is closed and the anti-diffuser side air chamber 62R is in communication with the negative pressure source. It is configured as follows.
[0006]
By connecting the front and rear air chambers 62F and 62R, the elastic partitioning member 63 moves to the diffuser side by the urging force of the spring 64 to cause the guide blades 61 to protrude into the diffuser passage 65, and the air chamber 62F on the diffuser side is moved. By closing and making the air chamber 62R on the anti-diffuser side communicate with the negative pressure source, the elastic partition member 63 is moved to the anti-diffuser side against the urging force of the spring 64, and the guide blade 61 is retracted from the inside of the diffuser passage 65. It is something like that.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-64-66419 [Patent Document 2]
JP-A-5-99199 [Patent Document 3]
JP 2000-205186 A [Patent Document 4]
JP 2001-329996 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the centrifugal compressor of the conventional configuration in which the guide vanes as described above are provided so as to be able to protrude and retract from the diffuser wall, the guide vanes protrude and retract through holes having a shape corresponding to the cross-sectional shape of the guide vanes formed on the diffuser wall. Therefore, there is a problem that the fluid leaks through a gap necessary for sliding existing between the hole and the guide blade, and the efficiency is reduced. Further, since a large number of holes having complicated shapes corresponding to the guide blades must be formed, there is a problem that processing is troublesome, time is required, and the cost is increased.
[0009]
Further, in the moving structure of the guide vanes described in Patent Document 4, the fluid pressure in the diffuser passage 65 leaks into the air chamber 62F on the diffuser side and becomes higher than the air chamber 62R on the anti-diffuser side. That is, a pressure difference is generated between the front and rear air chambers 62F and 62R. Therefore, a large urging force against the pressure difference is required for the spring 64 for projecting the retracted guide vanes 61 into the diffuser passage 65. It becomes. However, it is difficult to obtain a large urging force with the spring 64 that can be disposed in the air chamber 62R whose thickness in the axial direction is limited due to the configuration. As a result, there is a problem that the projecting operation becomes unstable. This problem is particularly pronounced in turbochargers for vehicles with adjacent turbines.
[0010]
The electromagnetic three-way valve 66 for switching the protruding and retracting of the guide vanes 61 is required to be a special one capable of withstanding the pressure difference between the front and rear air chambers 62F and 62R, and requires a cost. If two control valves are provided independently, valve control becomes complicated and troublesome.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and can prevent a decrease in efficiency by preventing leakage of a fluid, and can operate stably with a simple configuration and control of a control valve, An object of the present invention is to provide a centrifugal compressor capable of expanding an operation area on a low flow rate side and improving efficiency on a high flow rate side.
[0012]
[Means for solving the problem]
A centrifugal compressor according to the present invention that achieves the above object has a guide blade provided on at least one of opposed diffuser walls of a diffuser passage communicating a discharge side of an impeller with a scroll so as to be able to protrude and retract by moving operation means. In the centrifugal compressor, the guide blade is erected on an annular substrate member slidably fitted in an annular guide hole formed in one diffuser wall, and the moving operation means includes: A fluid chamber formed behind the guide hole, an elastic partition member coupled to the substrate member and arranged to partition the fluid chamber back and forth, and biases the elastic partition member toward the projecting side of the guide blade. Projecting urging means, negative pressure applying means for applying a negative pressure to the air chamber on the rear side of the elastic partition member to move and drive the elastic partition member, and the air chamber on the rear side and the diffuser passage. Characterized in that it is configured with a vent hole for passing the.
[0013]
With this configuration, the guide vane slides in and out of the guide hole so that the shape of the sealing surface is a simple annular shape. The elastic partition of the means also prevents leakage of the fluid. The moving operation means causes the guide blade to protrude into the diffuser passage by the projecting urging of the elastic partition member by the projecting urging means, and applies a negative pressure to the air chamber on the rear side of the elastic partition member by the negative pressure applying means. By moving the elastic partition member backward against the urging force of the projecting urging means, the guide vanes are retracted from the diffuser passage. The ventilation hole communicating the rear air chamber and the diffuser passage acts to supply the pressure of the diffuser passage to the rear air chamber, thereby eliminating the pressure difference between the front and rear air chambers and projecting urging means. The guide vanes can be operated stably without requiring a large urging force.
[0014]
Further, in addition to the above configuration, at the tip of the guide vane, a part of the other diffuser wall facing when projecting is formed, and the guide hole is closed at the time of evacuation to form the one diffuser wall. It is characterized by being provided with a tip plate member.
[0015]
With this configuration, when the guide vanes are retracted, the end plate member closes the guide hole to prevent leakage of the fluid.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a centrifugal compressor of a supercharger for a vehicle which pressurizes and supplies the intake air of an engine, which is one configuration example of the centrifugal compressor according to the present invention, and FIG. FIG. In FIG. 2, the upper half shows a state in which the guide vanes protrude into the diffuser passage, and the lower half shows a state in which the guide vanes retreat from the diffuser passage. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a diffuser passage portion indicated by a portion X in FIG. 1 and shows a state where guide vanes protrude into the diffuser passage. FIG. 4 shows a state where the guide vanes are retracted from the state of FIG. FIG.
[0017]
In a centrifugal compressor 10 shown in FIG. 1, an impeller 12 attached to a turbine shaft 9 driven to rotate by a turbine (not shown) is provided in a housing 11, and is formed on a discharge side and an outer peripheral side of the housing 11. The scroll 13 is in communication with the diffuser passage 14.
[0018]
The diffuser passage 14 is an annular passage having a predetermined width sandwiched between opposed hub-side passage walls 15 and a shroud-side passage wall 16 serving as diffuser walls, and the hub-side passage wall 15 is provided between the scroll 13 and the hub side of the scroll 13. The outer cover plate 17 and the inner cover plate 18 are interposed between the body plates 19 fastened to the opening ends, and the shroud-side passage wall 16 is formed by the wall surface of the housing 11.
[0019]
The outer peripheral cover plate 17 and the inner peripheral cover plate 18 constituting the hub side passage wall 15 are each formed in an annular shape having a predetermined thickness and are provided concentrically about the rotation axis of the impeller 12. An annular guide hole 20 is formed in the hub-side passage wall 15 at the inner peripheral edge of the inner periphery 17 and the outer peripheral edge of the inner peripheral cover plate 18. A fluid chamber 41 of an operating mechanism 40 as operating means is formed by the body plate 19 on the back side of the guide hole 20.
[0020]
A guide blade unit 30 including a guide blade 32 is provided in the guide hole 20 so as to be movable in a direction parallel to the rotation axis of the impeller 12. The guide vane unit 30 is moved by an operation mechanism 40 as a moving operation means, and selects one of a protruding state in which the guide vanes 32 are located in the diffuser passage 14 and a retracted state in which the guide vane 32 is retracted from the diffuser passage 14. It can be taken uniformly.
[0021]
The guide blade unit 30 has, for example, 13 to 17 guide blades 32 erected at equal intervals in the circumferential direction on an annular diffuser plate 31 as a substrate member, and an annular crown plate 33 as a tip plate member at the tip thereof. Is provided. When the guide blade unit 30 projects into the diffuser passage 14, the outer surface of the crown plate 33 is in close contact with the shroud-side passage wall 16 as shown in FIG. 3, and the inner surface becomes the shroud-side passage wall. The diffuser plate 31 closes the opening of the guide hole 20 to form a hub-side passage wall. When the guide blade unit 30 is retracted from the diffuser passage 14, the crown plate 33 closes the guide hole 20 to form a hub-side passage wall as shown in FIG.
[0022]
The diffuser plate 31 is formed in an annular shape having a predetermined thickness which is slidably fitted in the guide hole 20, and has a step 31 </ b> A formed inside its outer periphery. On the other hand, a step portion 20A is formed at a corner portion of the outer peripheral cover plate 17 which forms the outer periphery of the guide hole 20, and when the guide blade unit 30 projects, the step portion 31A comes into contact with the step portion 20A and The position is defined and air leakage is prevented. Instead of this, the step formed on the inner periphery of the diffuser plate 31 abuts on the step formed inside the inner periphery of the guide hole 20 to define the position of the guide blade unit 30 and to prevent air leakage. It is good also as composition which prevents.
[0023]
The crown plate 33 is an annular shape having an inner and outer diameter capable of closing the guide hole 20 from the diffuser passage 14 side, and an inner surface on the guide blade 32 side is a plane orthogonal to the central axis of the impeller 12. The outer surface of the diffuser passage 14 has a tapered inclined surface 33A on the entrance side and a flat portion 33B on the rear end side. The plane portion 33B is a plane orthogonal to the moving direction of the guide blade 32 and has a predetermined width. As a result, the crown plate 33 has a wedge shape with a sharp tip at the inlet side of the diffuser passage 14 and a plate-like cross section having a predetermined constant thickness at the outlet side. When the guide blade unit 30 shown in FIG. 4 is retracted from the diffuser passage 14, the sharp tip portion comes into contact with the inner peripheral cover plate 18 to form a smoothly continuous wall surface.
[0024]
On the other hand, a portion of the shroud-side passage wall 16 facing the crown plate 33 is formed in a shape in which the inclined portion 16A and the flat portion 16B are continuous with each other so as to correspond to the outer surface of the crown plate 33. 14, the inclined surface 33A of the crown plate 33 contacts the inclined portion 16A of the shroud-side passage wall 16, and the flat portion 33B of the crown plate 33 contacts the flat portion 16B of the shroud-side passage wall 16, respectively. The inner surface of the crown plate 33 and the housing 11 are smoothly connected.
[0025]
In this manner, the crown plate 33 abuts on the shroud-side passage wall 16 at the inclined surface 33A and the flat portion 33B, whereby the flat portion 33B of the crown plate 33 airtightly adheres to the flat portion 16B of the shroud-side passage wall 16. Thus, it is possible to prevent air from flowing from the scroll side to the inlet side of the diffuser passage 14 through the gap between the crown plate 33 and the shroud-side passage wall 16. That is, when the entire outer surface of the crown plate 33 is inclined, it is difficult to airtightly adhere to the shroud-side passage wall 16 over the entire circumference of the crown plate 33, and the scroll side is formed through a gap formed therebetween. Although air recirculation occurs from the air to the inlet side of the diffuser passage 14 to reduce the efficiency, the provision of the flat portion 33 </ b> B as in the present configuration makes the airtight seal over the entire circumference of the crown plate 33. And the efficiency can be prevented from lowering. Incidentally, an elastic adhesion layer such as rubber may be formed on the outer surface of the crown plate 33 by baking or the like, so that the airtightness can be further improved.
[0026]
As shown in FIGS. 3 and 4, the operation mechanism 40 includes a diaphragm 42 as an elastic partitioning member inside a fluid chamber 41 sealed and formed by the body plate 19 on the back side of the guide hole 20. The front and rear air chambers 41F and 41R are provided so as to be partitioned from each other, and the rear air chamber 41R is provided with a projecting spring 43 as a projecting urging means. The pressure source is connected and configured.
[0027]
The diaphragm 42 has an annular shape corresponding to the fluid chamber 41, and its center in the width direction is fastened to the diffuser plate 31 of the guide blade unit 30, and is urged forward by a projecting spring 43.
[0028]
The plurality of projecting springs 43 are coil springs, and are disposed in the air chamber 41 </ b> R in the circumferential direction. The projecting springs 43 urge the diaphragm 42 forward through a retainer 44.
[0029]
In the operating mechanism 40 configured as described above, in a normal state, the diaphragm 42 is pressed and urged forward by the projecting spring 43 to bring the guide blade unit 30 into the projecting state, and the control valve is opened to supply the negative pressure source to the air chamber 41R. When the negative pressure is applied, the diaphragm 42 is displaced rearward against the urging force of the protruding spring 43, so that the guide blade unit 30 is set in the retracted state.
[0030]
Here, a ventilation hole 50 that communicates the rear air chamber 41 </ b> R and the diffuser passage 14 is provided through the outer peripheral cover plate 17 and the body plate 19.
[0031]
In the ventilation hole 50, a ventilation hole 51 penetrating the outer peripheral cover plate 17 in the thickness direction and a ventilation hole 52 penetrating the body plate 19 in the thickness direction communicate with each other at a joint surface between the outer peripheral cover plate 17 and the body plate 19. It is formed as follows. The diameter and number thereof are set to a minimum value so that the pressure of the diffuser passage can be applied to the air chamber 41R and the operation of moving the diaphragm 42 by applying a negative pressure from a negative pressure source is not hindered. For example, it may be formed at one location in the circumferential direction with a diameter of about 1 mm.
[0032]
By providing such a vent hole 50, the pressure in the diffuser passage 14 acts on the rear air chamber 41R, and the front air chamber 41F in which the pressure in the diffuser passage 14 leaks and the rear air chamber 41R. The chamber 41 </ b> R and the internal pressure are equalized. As a result, the guide blade unit 30 can be protruded by the protruding spring 43 having a small urging force to stably maintain the protruding state. That is, when there is no vent hole 50, only the pressure in the front air chamber 41F increases and acts on the diaphragm 42. Therefore, the projecting spring 43 for projecting the guide blade unit 30 exerts a large urging force against this pressure. However, it is possible to drive with a small force by eliminating the pressure difference between the front and rear air chambers 41F and 41R by the ventilation hole 50. In this configuration, the opening position of the ventilation hole 50 to the diffuser passage 14 is set to a position covered by the crown plate 33 when the guide blade unit 30 is in the retracted state, but the ventilation hole 50 is hermetically closed and closed. If there is a possibility that the supply of pressure to the air chamber 41R on the side may become impossible, a through-hole may be provided at a position corresponding to the opening of the ventilation hole 50 of the crown plate 33.
[0033]
In the low flow rate region, the centrifugal compressor 10 configured as described above closes the control valve of the operating mechanism 40 and moves the guide blade unit 30 in the diffuser passage 14 so that the guide blade 32 is located in the diffuser passage 14. In the high flow rate region, the control valve is opened to retract the guide blade unit 30 from the diffuser passage 14. As a result, the efficiency can be increased by the guide blades 32 in the low flow rate region, and the efficiency can be prevented from decreasing in the high flow rate range, so that high efficiency can be obtained in a wide flow rate range.
[0034]
The movement of the guide vane unit 30 is possible only by controlling the opening and closing of one control valve of the operation mechanism 40, and is extremely simple. Since the control valve may be a simple one, it can be constructed at a low cost.
[0035]
In a state where the guide blade unit 30 protrudes into the diffuser passage 14, the diffuser plate 31 closes the guide hole 20, and the step portion 31 A of the diuser plate 31 contacts the step portion 20 A of the guide hole 20, and the inside of the diffuser passage 14. Can be prevented from leaking into the fluid chamber 41, and the diaphragm 42 in the fluid chamber 41 can be kept airtight so that a decrease in efficiency due to air leakage can be prevented. Since the inner surface of the crown plate 33 is smoothly continuous with the casing 11, the air discharged from the impeller 12 can flow smoothly.
[0036]
On the other hand, when the guide vane unit 30 is retracted from the diffuser passage 14, the crown plate 33 closes the guide hole 20 to prevent the air in the diffuser passage 14 from leaking to the fluid chamber 41, and the outer surface of the crown plate 33. Can smoothly flow air discharged from the impeller 12 continuously with the cover plate 18.
[0037]
Although the above configuration example has been described with respect to the centrifugal compressor applied to the vehicle supercharger, the present invention is not limited to the vehicle supercharger, but similarly applies to other centrifugal compressors operating in a wide flow rate range. Can be applied. Further, the guide vanes are provided on the wall surface on the hub side of the diffuser passage, but may be provided on the wall surface on the shroud side if there is sufficient space. Further, the position and shape of the ventilation hole are not limited to the above configuration example, but can be changed as appropriate.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the centrifugal compressor according to the present invention, the guide blades stand on the annular substrate member slidably fitted in the annular guide hole formed in one of the diffuser walls. The moving operation means includes a fluid chamber formed behind the guide hole, an elastic partition member connected to the substrate member and arranged to partition the fluid chamber back and forth, and guides the elastic partition member. Protruding urging means for urging the protruding side of the blade, negative pressure applying means for applying a negative pressure to the air chamber on the rear side of the elastic partition member to move and drive the elastic partition member, and a rear air chamber and diffuser And a ventilation hole that communicates with the passage, the guide hole through which the guide vanes move in and out can be easily and inexpensively manufactured because the guide hole is a simple annular shape. Combined with the elastic partition member, there is no leakage of fluid and efficiency is reduced. Gukoto can. Further, since the pressure of the diffuser passage is supplied to the air chamber on the rear side through the ventilation hole to the rear air chamber and the pressure difference between the front and rear air chambers disappears, the moving operation means is provided with a guide blade by the projection urging means of a small urging force. Can be operated stably, and the guide vanes can be moved in and out only by supplying / stopping the negative pressure to the air chamber on the rear side of the elastic partitioning member. It is what becomes. In other words, it is possible to prevent the efficiency from decreasing by preventing the leakage of the fluid, to operate stably with a simple control valve configuration and control, to expand the operating area on the low flow rate side, and to increase the high flow rate. The efficiency can be improved on the side.
[0039]
Further, in addition to the above-described configuration, an annular tip plate member that forms a part of the other diffuser wall facing when projecting and closes the guide hole when retracting to form one diffuser wall at the tip of the guide blade. When the guide vanes are retracted, the end plate member closes the guide hole to prevent leakage of the fluid, thereby preventing a decrease in efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a centrifugal compressor of a supercharger for a vehicle, which is a configuration example of a centrifugal compressor according to the present invention, which supplies pressurized intake air to an engine.
FIG. 2 is a partially cutaway sectional view of a casing corresponding to the line AA in FIG. 1 except for a casing.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion X in FIG. 1 and shows a state where guide vanes protrude into a diffuser passage.
FIG. 4 is a view showing a state where the guide vanes are retracted from FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view of a centrifugal compressor showing a structure of the guide vanes as a conventional example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Centrifugal compressor 12 Impeller 13 Scroll 14 Diffuser passage 15 Hub-side passage wall (diffuser wall)
16 Shroud side passage wall (diffuser wall)
20 guide hole 31 diffuser plate (substrate member)
32 Guide vane 33 Crown plate (tip plate member)
40 Operation mechanism (moving operation means)
41 fluid chamber 41F air chamber 41R air chamber (air chamber on the rear side of the elastic partition member)
42 diaphragm (elastic partition member)
43 Projection spring (projection biasing means)
50 vents
