JP2012007477A - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心圧縮機において、ベーン翼とそれを差し込んだスリットとの隙間からの空気漏れを可及的に抑制する技術を提供する。
【解決手段】スリット１１に差し込まれてディフューザプレート６の内部からディフューザ通路に出没自在なベーン翼８の翼部１０と、ディフューザプレート６の内部側に配置され、スリット１１と同様にベーン翼８の翼部１０を差し込んだスリット１３を有するシールプレート１２と、を備え、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだスリット１１とで形成される隙間Ｓ１と、ベーン翼８とそれを差し込んだスリット１３とで形成される隙間Ｓ２とを、ベーン翼８の翼部１０に関し互いの反対側に位置させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディフューザ通路に出没するベーン翼を備える遠心圧縮機に関する。

ディフューザ通路の通路幅を運転状態に応じて変更することが可能である、出没式のベーン翼として案内羽根を備える遠心圧縮機の技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の技術では、案内羽根の先端側にディフューザ通路壁を構成するクラウンプレートを設けている。クラウンプレートにより、案内羽根の突出時と埋没時とでディフューザ通路の通路幅を変更する。また、案内羽根の埋没時に、案内羽根を差し込んだディフューザ通路壁のスリットをクラウンプレートで塞ぎ、案内羽根とそれを差し込んだスリットとの隙間から空気漏れが発生することを抑制する。

特開２００３−２９３９９６号公報 特開２００８−０９５６７８号公報

上記した特許文献１では、案内羽根の先端側にクラウンプレートを設けているので、案内羽根を埋没させた時でも、クラウンプレートがディフューザ通路に露出し、ディフューザ通路の通路幅を狭めてしまう。

また、特許文献１の構成とは別に、ベーン翼とベーン翼を差し込んだスリットとの隙間からの空気漏れを防ぐためには、その隙間を狭めることが考えられる。しかし、製造時の組み付けや、部品の加工誤差等を考慮すると、この隙間を狭めるには限界があり、この隙間を狭めて空気漏れしないようにすることは困難である。

本発明は上記問題点に鑑みたものであり、本発明の目的は、遠心圧縮機において、ベーン翼とそれを差し込んだスリットとの隙間からの空気漏れを可及的に抑制する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
通路壁スリットに差し込まれて通路壁の内部からディフューザ通路に出没自在なベーン翼と、
前記通路壁の内部側に配置され、前記通路壁スリットと同様に前記ベーン翼を差し込んだプレートスリットを有するプレートと、
を備え、
前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記通路壁スリットとで形成される隙間と、前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記プレートスリットとで形成される隙間とを、前記ベーン翼に関し互いの反対側に位置させることを特徴とする遠心圧縮機である。

本発明によると、ベーン翼とそれを差し込んだ通路壁スリットとで形成される隙間と、ベーン翼とそれを差し込んだプレートスリットとで形成される隙間とが、重ならない。すなわち、ベーン翼とそれを差し込んだ通路壁スリットとで形成される隙間は、プレートで塞がれる。一方、ベーン翼とそれを差し込んだプレートスリットとで形成される隙間は、
通路壁で塞がれる。よって、製造時の組み付けや部品の加工誤差等を考慮して、ベーン翼とそれを差し込んだスリットとの隙間が広くても、通路壁及びプレートを用い、ベーン翼とそれを差し込んだスリットとで形成される隙間を２重に形成し、これら隙間を重ねないようにすることで、各隙間を塞ぐことができる。したがって、ベーン翼とそれを差し込んだスリットとの隙間からの空気漏れを可及的に抑制することができる。

前記ベーン翼に、前記ベーン翼が出没する際に所定方向の力を付与する力付与手段と、
前記プレートを、所定方向に付勢する第１付勢手段と、
を更に備え、
前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記通路壁スリットとで形成される隙間は、前記力付与手段によって前記ベーン翼が出没する際に所定方向の力を付与され前記ベーン翼が前記通路壁スリットの所定方向側の内面に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向とは反対方向側に形成され、
前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記プレートスリットとで形成される隙間は、前記第１付勢手段によって前記プレートが所定方向に付勢され前記プレートスリットの所定方向とは反対方向側の内面が前記ベーン翼に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向側に形成されるとよい。これによると、ベーン翼とそれを差し込んだ通路壁スリットとで形成される隙間と、ベーン翼とそれを差し込んだプレートスリットとで形成される隙間とを、ベーン翼に関し互いの反対側に位置させることができる。

前記プレートを、所定方向に付勢する第１付勢手段を更に備え、
前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記通路壁スリットとで形成される隙間は、前記第１付勢手段によって前記プレートが所定方向に付勢されその付勢力が前記ベーン翼にも付与され前記ベーン翼が前記通路壁スリットの所定回転方向側の内面に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向とは反対方向側に形成され、
前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記プレートスリットとで形成される隙間は、前記第１付勢手段によって前記プレートが所定方向に付勢され前記プレートスリットの所定方向とは反対方向側の内面が前記ベーン翼に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向側に形成されるとよい。これによると、ベーン翼とそれを差し込んだ通路壁スリットとで形成される隙間と、ベーン翼とそれを差し込んだプレートスリットとで形成される隙間とを、ベーン翼に関し互いの反対側に位置させることができる。

前記プレートを、前記通路壁に接触させるように付勢する第２付勢手段を更に備えるとよい。これによると、プレートを通路壁に接触させ、プレートと通路壁との間に隙間が発生することを抑制し、プレートと通路壁との間に発生する隙間からの空気漏れを可及的に抑制することができる。

本発明によると、遠心圧縮機において、ベーン翼とそれを差し込んだスリットとの隙間からの空気漏れを可及的に抑制することができる。

本発明の実施例１に係る遠心圧縮機の概略構成を示す図である。 実施例１に係る遠心圧縮機の要部構成を示す図である。 実施例１に係るベーン翼の翼部とスリットとの関係を示す図である。 実施例１に係るベーン翼の出没状態を示す図である。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
（遠心圧縮機の構成）
図１は、本発明の実施例１に係る遠心圧縮機の概略構成を示す図である。図１に示す遠心圧縮機１は、内燃機関に搭載されるものである。遠心圧縮機１は、スクロールケーシング２を備え、スクロールケーシング２内の軸中心に羽根車３を備えている。遠心圧縮機１に流入した気体としての空気は、羽根車３の周方向に等間隔に設けられた羽根４にガイドされて、羽根車３の外周側に設けられたディフューザ通路５に流入する。

ディフューザ通路５は、スクロールケーシング２の一部であるディフューザ通路壁に挟まれている。図１右側の一方のディフューザ通路壁は、板状のディフューザプレート６で構成されており、ケーシング本体とは別体である。ディフューザプレート６が、本発明の通路壁に対応する。ディフューザプレート６は、ケーシング本体にネジで固定されている。ディフューザプレート６の配置されたディフューザ通路壁内には、ディフューザプレート６で覆うことのできる空間７が設けられている。空間７は、中空円筒状であり、ディフューザ通路５内に出没自在なベーン翼８を収納可能である。空間７が、本発明の通路壁の内部に対応する。

ベーン翼８は、土台としての円環状のディスク９と、ディスク９に一端が固定され周方向に間隔を空けて配置された複数の翼部１０と、を備える。ディフューザプレート６には、ベーン翼８の翼部１０が差し込まれるスリット１１が形成されている。スリット１１が、本発明の通路壁スリットに対応する。これにより、ベーン翼８のディスク９をディフューザプレート６に近付けると、ベーン翼８の翼部１０がスリット１１からディフューザ通路５に突出する。一方、ベーン翼８のディスク９をディフューザプレート６（ディフューザ通路５）から離すと、翼部１０がスリット１１にガイドされて空間７に収納されディフューザ通路壁内部にベーン翼８が埋没する。

図２は、本実施例に係る遠心圧縮機１の要部構成を示す図である。図２に示すように、ディフューザプレート６の背面のベーン翼８が収納される空間７には、シールプレート１２、ディスク９、カムリング１６が順に収納されている。

シールプレート１２は、円環状であり、ディフューザプレート６の背面、すなわち空間７側に配置され、スリット１１と同様にベーン翼８の翼部１０を差し込んだスリット１３が形成されている。シールプレート１２が、本発明のプレートに対応し、スリット１３が、本発明のプレートスリットに対応する。シールプレート１２には、当該シールプレート１２を図２に示す図示矢印の所定回転方向に付勢するバネ１４が２つ設けられている。バネ１４が、本発明の第１付勢手段に対応する。なお、第１付勢手段としては、バネ等以外にもゴム状弾性体や樹脂等の弾性体であってもよい。所定回転方向が、本発明の所定方向に対応する。シールプレート１２とディスク９との間には、シールプレート１２をディフューザプレート６に接触させるように付勢するバネ１５が３つ設けられている。バネ１５が、本発明の第２付勢手段に対応する。なお、第２付勢手段としては、バネ等以外にもゴム状弾性体や樹脂等の弾性体であってもよい。

ディスク９は、ベーン翼８の翼部１０を、シールプレート１２のスリット１３及びディフューザプレート６のスリット１１に差し込ませて配置される。翼部１０と、２つのスリット１１，１３との間には、製造時の組み付けや部品の加工誤差等を考慮して十分広い隙間が形成される。

カムリング１６は、ディスク９の外周部との間でカム機構を構成する。カムリング１６は、不図示の外部アクチュエータの駆動を受けた駆動アーム１７によって回転し、ディスク９を図２に示す図示矢印の所定回転方向に移動しようとする力を付与しつつ軸方向に移
動させる。カムリング１６の付与する所定回転方向は、シールプレート１２が付勢される所定回転方向と同じである。すなわち、カムリング１６が所定回転方向に回転することにより、ディスク９はカムリング１６から所定回転方向の力を付与されつつ、ディスク９が軸方向に移動し、ベーン翼８の翼部１０がディフューザ通路５に出没する。カムリング１６が、本発明の力付与手段に対応する。

（ベーン翼の翼部とスリットとの関係）
図３は、ディフューザ通路５側から見たベーン翼８の翼部１０とスリット１１，１３との関係を示す図である。上述したように、ベーン翼８の翼部１０は、ディフューザプレート６のスリット１１及びシールプレート１２のスリット１３に差し込まれている。

ここで、ベーン翼８は、図３に示す矢印Ｃ１のようにベーン翼８の出没時にディスク９がカムリング１６から所定回転方向に力を付与されることから、ディフューザプレート６のスリット１１の所定回転方向側の内面に摺動しながら出没することになる。このため、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだディフューザプレート６のスリット１１とで形成される隙間Ｓ１は、ベーン翼８の翼部１０に関し所定回転方向とは反対方向側に形成される。

一方、シールプレート１２は、図３の示す矢印Ｃ２のようにバネ１４によって所定回転方向に付勢されている。図３の示す矢印Ｃ２は、矢印Ｃ１と同じ方向である。このため、シールプレート１２のスリット１３の所定回転方向とは反対方向側の内面がベーン翼８の翼部１０に摺動することになる。このため、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだシールプレート１２のスリット１３とで形成される隙間Ｓ２は、ベーン翼８の翼部１０に関し所定回転方向側に形成される。

図３に示すように上記の関係が成立し、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだディフューザプレート６のスリット１１とで形成される隙間Ｓ１と、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだシールプレート１２のスリット１３とで形成される隙間Ｓ２とが、ベーン翼８の翼部１０に関し互いの反対側に位置することになる。

このような関係を有すると、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだディフューザプレート６のスリット１１とで形成される隙間Ｓ１と、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだシールプレート１２のスリット１３とで形成される隙間Ｓ２とが、重ならない。すなわち、隙間Ｓ１は、シールプレート１２で塞がれ、一方、隙間Ｓ２は、ディフューザプレート６で塞がれる。よって、製造時の組み付けや部品の加工誤差等を考慮して、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだスリットとの隙間が広くても、ディフューザプレート６及びシールプレート１２を用い、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだスリットとで形成される隙間を２重に形成し、これら隙間を重ねないようにすることで、各隙間を塞ぐことができる。したがって、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだスリットとの隙間からの空気漏れを可及的に抑制することができる。これによって、上記隙間の下流側から空間に流入した空気が、上記隙間の上流側からディフューザ通路５の低圧部分に還流してしまい、空気の圧縮性能を大幅に損なうことを防止できる。また、シールプレート１２がバネ１４で付勢されて上記の関係を構成しているので、上記隙間をフレキシブルに変更でき、ベーン翼８の翼部１０を出没させる際の抵抗は大きくならない。また、上記隙間をゴム状弾性体製のシールで塞ぐ訳ではないので、耐久性や信頼性が高い。

（遠心圧縮機の動作）
図４は、図１Ａ−Ａ断面であり、本実施例に係るベーン翼８の出没状態を示す図であり、図４（ａ）はベーン翼８の翼部１０がディフューザ通路５に最も突出した突出状態を示し、図４（ｂ）はベーン翼８がディフューザ通路壁に埋没した埋没状態を示す。

遠心圧縮機１が空気を低流量かつ低過給圧にさせるよう運転する場合には、外部アクチュエータに駆動されて回転したカムリング１６でディスク９に所定回転方向に力を付与しつつディスク９を軸方向に移動させてベーン翼８の翼部１０をディフューザ通路５に最大限突出させ、図４（ａ）に示すようにベーン翼８の翼部１０がスリット１１からディフューザ通路５に突出させた突出状態にする。このとき、ベーン翼８の翼部１０の先端は、ディフューザ通路壁に当接する。図４（ａ）に示す突出状態でも、図３に示す隙間Ｓ１と隙間Ｓ２とが、ベーン翼８の翼部１０に関し互いの反対側に位置する関係を満たす。

一方、遠心圧縮機１が空気を高流量かつ高過給圧にさせるよう運転する場合には、外部アクチュエータに駆動されて回転したカムリング１６でディスク９に所定回転方向に力を付与しつつディスク９を軸方向に移動させてベーン翼８の翼部１０をディフューザ通路壁に埋没させ、図４（ｂ）に示すようにベーン翼８の翼部１０がディフューザ通路壁に埋没した埋没状態にする。図４（ｂ）に示す埋没状態でも、図３に示す隙間Ｓ１と隙間Ｓ２とが、ベーン翼８の翼部１０に関し互いの反対側に位置する関係を満たす。

ここで、図４（ａ）の突出状態及び図４（ｂ）の埋没状態の両方で、ディスク９とシールプレート１２とが離間しているが、ディスク９とシールプレート１２との間に介在するバネ１５が、シールプレート１２をディフューザプレート６に接触させるように付勢する。これにより、シールプレート１２をディフューザプレート６に接触させ、シールプレート１２とディフューザプレート６との間に隙間が発生することを抑制し、シールプレート１２とディフューザプレート６との間に発生する隙間からの空気漏れを可及的に抑制することができる。

＜その他＞
本発明に係る遠心圧縮機は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

上記実施例では、ディスク９は、ベーン翼８の出没時にカムリング１６から所定回転方向の力を付与されるものであった。しかしこれに限られない。ディスク９自体は軸方向に移動可能なものであればよい。そして、バネ１４によって所定回転方向に付勢されたシールプレート１２の付勢力が、シールプレート１２のスリット１３に差し込まれたベーン翼８の翼部１０にも付与されて、ベーン翼８の翼部１０が、図３に示すように、ディフューザプレート６のスリット１１の所定回転方向側の内面に摺動するようになっていてもよい。この場合でも、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだディフューザプレート６のスリット１１とで形成される隙間Ｓ１は、ベーン翼８の翼部１０に関し所定回転方向とは反対方向側に形成される。

上記実施例では、ベーン翼８の翼部１０とそれを差し込んだスリットとの隙間は２つであり、これらの隙間が重ならないようにしていた。しかし更に他のシールプレートを用い、上記隙間を３つ以上として隣接する隙間どうしが重ならない多重構造にしてもよい。

１：遠心圧縮機、２：スクロールケーシング、３：羽根車、４：羽根、５：ディフューザ通路、６：ディフューザプレート（通路壁）、７：空間、８：ベーン翼、９：ディスク、１０：翼部、１１：スリット（通路壁スリット）、１２：シールプレート（プレート）、１３：スリット（プレートスリット）、１４：バネ（第１付勢手段）、１５：バネ（第２付勢手段）、１６：カムリング（力付与手段）、１７：駆動アーム、Ｓ１：隙間、Ｓ２：隙間

Claims (4)

1. 通路壁スリットに差し込まれて通路壁の内部からディフューザ通路に出没自在なベーン翼と、
   前記通路壁の内部側に配置され、前記通路壁スリットと同様に前記ベーン翼を差し込んだプレートスリットを有するプレートと、
   を備え、
   前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記通路壁スリットとで形成される隙間と、前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記プレートスリットとで形成される隙間とを、前記ベーン翼に関し互いの反対側に位置させることを特徴とする遠心圧縮機。
2. 前記ベーン翼に、前記ベーン翼が出没する際に所定方向の力を付与する力付与手段と、
   前記プレートを、所定方向に付勢する第１付勢手段と、
   を更に備え、
   前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記通路壁スリットとで形成される隙間は、前記力付与手段によって前記ベーン翼が出没する際に所定方向の力を付与され前記ベーン翼が前記通路壁スリットの所定方向側の内面に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向とは反対方向側に形成され、
   前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記プレートスリットとで形成される隙間は、前記第１付勢手段によって前記プレートが所定方向に付勢され前記プレートスリットの所定方向とは反対方向側の内面が前記ベーン翼に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記プレートを、所定方向に付勢する第１付勢手段を更に備え、
   前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記通路壁スリットとで形成される隙間は、前記第１付勢手段によって前記プレートが所定方向に付勢されその付勢力が前記ベーン翼にも付与され前記ベーン翼が前記通路壁スリットの所定回転方向側の内面に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向とは反対方向側に形成され、
   前記ベーン翼とそれを差し込んだ前記プレートスリットとで形成される隙間は、前記第１付勢手段によって前記プレートが所定方向に付勢され前記プレートスリットの所定方向とは反対方向側の内面が前記ベーン翼に摺動することにより、前記ベーン翼に関し所定方向側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
4. 前記プレートを、前記通路壁に接触させるように付勢する第２付勢手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。

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