JP2019152121A - 過給機用コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】よりシンプルで実現容易な構造で、圧縮効率を適正に維持しつつ、より広い範囲で作動させることができる、過給機用コンプレッサを提供する。【解決手段】インペラ１２と、インペラを収容する内筒状部２０と、内筒状部を収容する外筒状部３０と、内筒状部に設けられて外筒状部の内側と内筒状部の外側に形成される第１内側空間３０ＳＰと内筒状部の内側に形成される第２内側空間を連通する少なくとも一つの第１貫通孔２２と、内筒状部における開放端側にあり、第１内側空間と第２内側空間を連通する領域である内外連通域３５ＳＰと、第１貫通孔を開閉可能な遮蔽部材４０と、遮蔽部材に設けられた長穴と、内筒状部における外側面に設けられた遮蔽部材の移動を案内する案内ピンと、遮蔽部材を内筒状部における軸方向又は周方向の少なくとも一つの方向に移動させて第１貫通孔を開閉する遮蔽部材駆動手段５０と、を備える過給機用コンプレッサ１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、過給機用コンプレッサに関する。

近年、過給機用コンプレッサの作動域を拡大させるための種々の提案がなされている。

例えば、図２１に示すように、特許文献１の遠心圧縮機１１０（過給機用コンプレッサに相当）は、インペラブレード１１２（インペラに相当）と、ケーシング１３０（外筒状部に相当）、シャッター移動装置１５０（遮蔽部材駆動手段に相当）と、を有している。また、ケーシング１３０には、トリートメントキャビティ１３０ＳＰ（第１内側空間に相当）と、シャッター１４０（遮蔽部材に相当）と、上流補助通路２２２ａ（第１貫通孔に相当）と、下流補助穴２２２ｂ（第１貫通孔に相当）と、が設けられている。

特許文献１に記載の遠心圧縮機１１０は、図２１において、作動点がサージ領域近傍にあるときは、シャッター１４０を上方に移動して、上流補助通路２２２ａの開口部を開ける。インペラブレード１１２にて圧縮された空気の一部は、下流補助穴２２２ｂよりトリートメントキャビティ１３０ＳＰ、上流補助通路２２２ａを経由してインペラブレード１１２の吸気側に戻される。これにより、遠心圧縮機１１０は、サージの発生を抑制している。

一方、遠心圧縮機１１０は、作動点がサージ領域近傍でないときは、シャッター１４０を下方に移動して、上流補助通路２２２ａの開口部を閉じる。これにより、インペラブレード１１２側へ給気した空気の一部が下流補助穴２２２ｂから取り込まれなくなり、サージ領域近傍でない領域におけるエネルギー損失を低減できる。

特開２００９−２０９８５８号公報

特許文献１に記載の遠心圧縮機１１０では、ケーシング１３０の円筒部に、中空円筒状のトリートメントキャビティ１３０ＳＰを形成することが非常に困難であり、当該トリートメントキャビティ１３０ＳＰ内にシャッター１４０を配置することも非常に困難である。従って、特許文献１に記載の遠心圧縮機１１０を実現することは、非常に困難である。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よりシンプルで実現容易な構造で、圧縮効率を適正に維持しつつ、より広い範囲で作動させることができる、過給機用コンプレッサを提供することを目的（課題）とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、複数のフィンが設けられて、回転軸線回りに回転可能なインペラと、前記インペラを収容し、前記回転軸線の方向から空気を吸い込む筒状の内筒状部と、前記内筒状部を収容する外筒状部と、前記内筒状部に設けられて、前記外筒状部の内側と前記内筒状部の外側に形成される第１内側空間と前記内筒状部の内側に形成される第２内側空間を連通する少なくとも一つの第１貫通孔と、前記内筒状部における前記インペラが収容されている側ではない開放端側にあって、前記第１内側空間と前記第２内側空間を連通する領域である内外連通域と、前記内筒状部の外周に摺動可能に配置されて、前記第１貫通孔を開閉可能な遮蔽部材と、前記遮蔽部材に少なくとも一個所設けられた長穴と、前記内筒状部における外側面において前記回転軸線から離れる方向に突出して少なくとも一つ設けられるとともに、前記長穴に係合されて前記遮蔽部材の移動を案内する案内ピンと、前記遮蔽部材を前記内筒状部における軸方向又は周方向の少なくとも一つの方向に移動させて前記第１貫通孔を開閉する遮蔽部材駆動手段と、を備える、過給機用コンプレッサである。

本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る過給機用コンプレッサであって、前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材における外側面において前記回転軸線から離れる方向に突出して設けられた駆動ピンと、前記駆動ピンに係合された係合部を有する揺動部材と、を有し、前記遮蔽部材駆動手段は、前記揺動部材を駆動して、前記遮蔽部材を少なくとも軸方向に移動させる、過給機用コンプレッサである。

本発明の第３の発明は、上記第１又は第２の発明に係る過給機用コンプレッサであって、前記長穴は、前記内筒状部の周方向に対して傾斜して設けられており、前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材を周方向に回転させながら軸方向に移動させる、過給機用コンプレッサである。

本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る過給機用コンプレッサであって、前記長穴は、円弧状に湾曲して設けられている、過給機用コンプレッサである。
である。

本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る過給機用コンプレッサであって、前記案内ピンと前記案内ピンに対応する前記長穴は、前記内筒状部における周方向にそれぞれ３個以上設けられている、過給機用コンプレッサである。

本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５の発明のいずれか１つに係る過給機用コンプレッサであって、前記長穴の長手方向における両端部の一方が前記遮蔽部材における前記回転軸線方向の縁部に達していることで、前記長穴の長手方向における両端部の一方が開放とされている、過給機用コンプレッサである。

本発明の第７の発明は、上記第１の発明〜第６の発明のいずれか１つに係る過給機用コンプレッサであって、前記第１貫通孔に対して、前記内筒状部における前記遮蔽部材が移動する方向に前記第１内側空間と前記第２内側空間を連通する少なくとも一つの第２貫通孔が設けられており、前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材を移動させて、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の両方を全閉状態、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の一方を全閉状態かつ他方を全開状態、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の一方を全閉状態かつ他方を可変開度状態、を含む開閉状態にする、過給機用コンプレッサである。

本発明の第８の発明は、上記第７の発明に係る過給機用コンプレッサであって、前記遮蔽部材は、前記内筒状部の外側面と対向する遮蔽内側面と、前記外筒状部の内側面と対向する遮蔽外側面を有しており、前記遮蔽内側面から前記遮蔽外側面へと貫通する第１遮蔽貫通孔及び第２遮蔽貫通孔が設けられており、前記第１貫通孔と前記第１遮蔽貫通孔の重なり具合と、前記第２貫通孔と前記第２遮蔽貫通孔の重なり具合により、前記開閉状態が形成されている、過給機用コンプレッサである。

本発明の第９の発明は、上記第１の発明〜第６の発明のいずれか１つに係る過給機用コンプレッサであって、前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材を移動させて、前記第１貫通孔を全閉状態、前記第１貫通孔を全開状態、前記第１貫通孔を可変開度状態、を含む開閉状態にする、過給機用コンプレッサである。

本発明の第１０の発明は、上記第９の発明に係る過給機用コンプレッサであって、前記遮蔽部材は、前記内筒状部の外側面と対向する遮蔽内側面と、前記外筒状部の内側面と対向する遮蔽外側面を有しており、前記遮蔽内側面から前記遮蔽外側面へと貫通する第１遮蔽貫通孔が設けられており、前記第１貫通孔と前記第１遮蔽貫通孔の重なり具合により、前記開閉状態が形成されている、過給機用コンプレッサである。

第１の発明によれば、内筒状部と外筒状部により、第１内側空間を容易に実現できる。また、過給機用コンプレッサは、遮蔽部材を長穴と案内ピンで案内される方向に沿って内筒状部における軸方向又は周方向の少なくとも一つの方向に安定して移動させ、第１貫通孔を開閉することができる。これにより、過給機用コンプレッサは、よりシンプルで実現容易な構造にて、エネルギー損失の低減とサージの抑制が可能となり、インペラにより給気される空気の量を調整することができ、圧縮効率を適正に維持しつつ、より広い範囲で作動させることができる。

第２の発明によれば、遮蔽部材駆動手段は、揺動部材を用いて遮蔽部材に設けられている駆動ピンを駆動することで、遮蔽部材を所定の位置に移動させることができる。これにより、よりシンプルで実現容易な構造にて、遮蔽部材を所定の位置に移動させて、第１貫通孔における開閉状態を調整できる。

第３の発明によれば、過給機用コンプレッサは、長穴と案内ピンで案内される方向に沿って遮蔽部材を移動させることができる。これにより、外筒状部の外周において長穴と案内ピンで案内される方向に安定して移動される遮蔽部材を、よりシンプルで実現容易な構造とすることができる。

第４の発明によれば、遮蔽部材の内筒状部の周方向における回転する量を抑えつつ、軸方向に移動させることができる。

第５の発明によれば、過給機用コンプレッサは、案内ピンと案内ピンに対応する長穴を内筒状部における周方向にそれぞれ３個以上有している。これにより、内筒状部の外側面に対して遮蔽部材が傾くことを防止し、遮蔽部材を安定的に保持及び移動させることができる。

第６の発明によれば、過給機用コンプレッサは、長穴の長手方向における両端部の一方が遮蔽部材における回転軸線方向の縁部に達していることで、長穴の長手方向における両端部の一方が開放とされている。これにより、作業者が遮蔽部材を組み付ける際、作業者は、長穴の開放とされている両端部の一方に案内ピンを係合させて、回転軸線方向に沿って内筒状部の外側に嵌め込むことで、遮蔽部材を容易に組み付けることができる。

第７の発明によれば、インペラにて圧縮された空気の一部をインペラの吸気側に戻す量を自由に調整することができるので、エネルギー損失の低減とサージの抑制が可能となる。

第８の発明によれば、過給機用コンプレッサは、第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合と第２貫通孔と第２遮蔽貫通孔の重なり具合により、開閉状態を形成できる。

第９の発明によれば、インペラにて圧縮された空気の一部をインペラの吸気側に戻す量を自由に調整することができるので、エネルギー損失の低減とサージの抑制が可能となる。

第１０の発明によれば、過給機用コンプレッサは、第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により、開閉状態を形成できる。

過給機用コンプレッサの全体構成を説明する断面図である。 過給機用コンプレッサの全体構成を説明する上面図である。 内筒状部と遮蔽部材の詳細な構成を説明する分解図である。 遮蔽部材が揺動部材により駆動される動作を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔と第２貫通孔の両方が全閉状態とされた様子を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔が全開状態、第２貫通孔が全閉状態、とされた様子を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔が全閉状態、第２貫通孔が全開状態、とされた様子を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔が全閉状態、第２貫通孔が可変開度状態、とされた様子を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔が全閉状態とされた様子を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔が全開状態とされた様子を説明する図である。 遮蔽部材により、第１貫通孔が可変開度状態とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により全閉状態とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により全開状態とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により可変開度状態とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により全閉状態、第２貫通孔と第２遮蔽貫通孔の重なり具合により全閉状態、とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により全開状態、第２貫通孔と第２遮蔽貫通孔の重なり具合により全閉状態、とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により全閉状態、第２貫通孔と第２遮蔽貫通孔の重なり具合により全開状態、とされた様子を説明する図である。 第１貫通孔と第１遮蔽貫通孔の重なり具合により可変開度状態、第２貫通孔と第２遮蔽貫通孔の重なり具合により全閉状態、とされた様子を説明する図である。 第５の実施形態の内筒状部と遮蔽部材の詳細な構成を説明する分解図である。 第５の実施形態の遮蔽部材が揺動部材により駆動される動作を説明する図である。 従来の遠心圧縮機（過給機用コンプレッサに相当）の例を説明する図である。

●［過給機用コンプレッサ１０の概略全体構成と詳細構成（図１〜図３）］
図１と図２を用いて本発明を実施するための第１の実施形態の概略全体構成を説明する。図１は、過給機用コンプレッサ１０の全体構成を説明する断面図である。図２は、過給機用コンプレッサ１０の全体構成を説明する上面図である。図３は、内筒状部２０と遮蔽部材４０の詳細な構成を説明する分解図である。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている図では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、図１においてＸ軸方向はインペラ１２の回転軸線１２Ｊに直交する方向を示し、Ｚ軸方向はインペラ１２の回転軸線１２Ｊの方向に沿った方向を示している。Ｘ軸方向を“右”、Ｘ軸方向に対して反対方向を“左”とし、Ｙ軸方向を“後”、Ｙ軸方向の反対方向を“前”とする。また、Ｚ軸方向を“上”、Ｚ軸方向の反対方向を“下”とする。また、図２において、説明の都合上、外筒鍔部３６（図１参照）は、省略されている。

図１に示すように、過給機用コンプレッサ１０は、インペラ１２と、内筒状部２０と、外筒状部３０と、遮蔽部材４０と、遮蔽部材駆動手段５０と、を有している。インペラ１２は、複数のフィンが設けられて、回転軸線１２Ｊ回りに回転可能である。外筒状部３０は、筒状であり、開放側の端部に外筒鍔部３６が設けられている。内筒状部２０は、筒状であり、インペラ１２を収容し、回転軸線１２Ｊの方向から空気を吸い込む。図１と図２に示すように、内筒状部２０は、内筒状部２０に設けられたボルト穴ＢＴＨとボルトＢＬＴにより、外筒状部３０に固定されている。なお、内筒状部２０の外筒状部３０への固定は、ボルト穴ＢＴＨとボルトＢＬＴによる固定の代わりに、外筒状部３０に対する圧入（しまりばめ）による固定でも良い。

図１に示すように、内筒状部２０は、外筒状部３０の内側と内筒状部２０の外側に形成される第１内側空間３０ＳＰと内筒状部２０の内側に形成される第２内側空間２０ＳＰを連通する第１貫通孔２２を、有している。また、内筒状部２０は、第１貫通孔２２のそれぞれに対して内筒状部２０における遮蔽部材４０が移動する方向に第１内側空間３０ＳＰと第２内側空間２０ＳＰを連通する第２貫通孔２４を、有している。

また、図１に示すように、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４は、回転軸線１２Ｊ方向において、インペラ１２と重なる位置に設けられている。また、図１に示すように、内筒状部２０におけるインペラ１２が収容されている側ではない開放端側には、第１内側空間３０ＳＰと第２内側空間２０ＳＰを連通する領域である内外連通域３５ＳＰを有している。

図２と図３に示すように、内筒状部２０は、第１貫通孔２２と、第１貫通孔２２に対して下方向に設けられている第２貫通孔２４と、を周方向において案内ピン２６の間に有することで、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４をそれぞれ３個有している。第１貫通孔２２と第２貫通孔２４は、内筒状部２０の周方向に対してスリット状に設けられている。

また、図２に示すように、内筒状部２０には、内筒状部２０における外側面において回転軸線１２Ｊから離れる方向に突出するように、後述する遮蔽部材４０に設けられている長穴４２（図３参照）に係合されて遮蔽部材４０の移動を案内する案内ピン２６が、周方向に３個設けられている。なお、内筒状部２０は、アルミ等の金属で成形されており、外側面には遮蔽部材４０の内側面との摩擦を低減するため樹脂コーティングがなされている。

図２に示すように、遮蔽部材４０は、内筒状部２０の外側面において設けられている案内ピン２６に対応する箇所に長穴４２がそれぞれ設けられている。また、遮蔽部材４０は、外側面においてインペラ１２の回転軸線１２Ｊから離れる方向に突出して駆動ピン５６が一個所設けられている。

遮蔽部材駆動手段５０は、揺動部材５２と、シャフト５８と、モーター５０ａと、ロータリーエンコーダー５０ｂと、コントローラー５０ｃと、を有している。シャフト５８は、モーター５０ａの回転軸に対して同軸に設けられており、シャフト５８のモーター５０ａが設けられていない側の端部には、揺動部材５２が設けられている。これにより、揺動部材５２は、シャフト５８を介して、モーター５０ａにより回転される。また、揺動部材５２は、モーター５０ａの代わりに、直動モーターとリンク部材を用いてシャフト５８を回転させ、回転させても良い。

ロータリーエンコーダー５０ｂは、シャフト５８における回転角度（揺動部材５２の回転角度）を計測して、回転角度に応じた信号をコントローラー５０ｃに出力する。コントローラー５０ｃは、モーター５０ａを制御し、揺動部材５２を所定の回転角度にすることができる。

長穴４２は、内筒状部２０の周方向に対して長穴傾斜角度θで傾斜して、案内ピン２６に対応する位置に設けられている。なお、長穴傾斜角度θは、例えば、４５度〜６０度の範囲の角度である。また、長穴傾斜角度θは、大きいほど遮蔽部材４０の回転軸線１２Ｊ方向における移動に対する周方向の回転量を抑制できる。

図３に示すように、遮蔽部材４０に設けられた長穴４２は、長手方向における両端部の一方が遮蔽部材４０における回転軸線１２Ｊ方向の縁部に達していることで、長穴４２の長手方向における両端部の一方（この場合、下端側）が開放とされている。これにより、内筒状部２０に遮蔽部材４０を組み付ける際、作業者は、回転軸線１２Ｊに沿って上方からそれぞれの長穴４２に案内ピン２６をそれぞれ嵌め込み、長穴４２の形状に沿って回転軸線１２Ｊ回りに遮蔽部材４０を回転させながら嵌め込むことで、移動可能な状態で遮蔽部材４０を内筒状部２０に組み付けることができる。

●［過給機用コンプレッサの第１貫通孔と第２貫通孔の開閉動作の説明（図４）］
図４を用いて、本発明を実施するための詳細な構造を説明する。図４は、遮蔽部材４０が揺動部材５２により駆動される動作を説明する図である。

図４に示すように、揺動部材５２は、駆動ピン５６に係合される係合部５４を有している。揺動部材５２は、内筒状部２０に嵌め込まれている遮蔽部材４０の駆動ピン５６に対して係合部５４で係合されている。

図４は、モーター５０ａ（図２参照）の回転に伴う遮蔽部材４０の内筒状部２０に対する移動前の状態を実線で示し、内筒状部２０に対する移動後の状態を二点鎖線で示している。遮蔽部材４０は、例えば、モーター５０ａを回転角Δθで回転させると、シャフト５８を介して揺動部材５２が回転されて、実線で示されている位置から回転軸線１２Ｊを中心に周方向に回転（移動量Δｄ２に相当）しながら、軸方向に移動量Δｄ１だけ移動して、二点鎖線で示されている位置に移動させられる。これにより、遮蔽部材４０は、第１貫通孔２２を全開状態（実線で示されている位置）から全閉状態（二点鎖線で示されている位置）にできる。

●［第１の実施形態の開閉状態の詳細な説明（図５〜図８）］
図５〜図８を用いて、第１の実施形態の第１貫通孔２２と第２貫通孔２４における開閉状態の詳細な説明をする。図５は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４の両方が全閉状態とされた様子を説明する図である。図６は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２が全開状態、第２貫通孔２４が全閉状態とされた様子を説明する図である。図７は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２が全閉状態、第２貫通孔２４が全開状態とされた様子を説明する図である。図８は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２が全閉状態、第２貫通孔２４が可変開度状態とされた様子を説明する図である。なお、図６〜図８における、二点鎖線で示されている遮蔽部材４０の位置は、移動前の位置を示し、図５における実線で示されている第１貫通孔２２と第２貫通孔２４の両方が全閉状態である状態を形成する遮蔽部材４０の位置を示している。また、説明を簡単にするため、揺動部材５２の記載を省略している。図中における矢印は、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへの空気の流れを示している。また、矢印における線の太さは、細い線の矢印より太い線の矢印の方が流れる空気の量が多いことを示している。

図５は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を移動させて、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４の両方を全閉状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気は、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れない。

図６は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置に移動させて、第１貫通孔２２を全開状態と、第２貫通孔２４を全閉状態と、にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２を通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

図７は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置に移動させて、第１貫通孔２２を全閉状態と、第２貫通孔２４を全開状態と、にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第２貫通孔２４を通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

図８は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置に移動させて、第１貫通孔２２を全閉状態と、第２貫通孔２４を可変開度状態と、にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第２貫通孔２４を通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ第２貫通孔２４の開度に応じて流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。なお、図示及び説明を省略するが、遮蔽部材駆動手段５０は、第１貫通孔２２を可変開度状態、第２貫通孔２４を全閉状態にすることができる。

第１の実施形態の過給機用コンプレッサは、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４を選択することで内筒状部２０における空気の取り込み位置を変更できる。また、選択した貫通孔（第１貫通孔２２、第２貫通孔２４）における開度を可変開度状態にできるため、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れてインペラ１２の吸気側に戻す空気の流量を調整できる。また、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４の大きさを異なるものにした場合、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４のそれぞれに流れる空気の流量が異なるため、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４のいずれか一方の全開状態を選択して、空気の流量を変えることもできる。これにより、エネルギー損失の低減とサージの抑制を行うことができる。

●［第２の実施形態の開閉状態の詳細な説明（図９〜図１１）］
図９〜図１１を用いて、第２の実施形態の内筒状部２０ａを説明する。第２の実施形態の過給機用コンプレッサは、第１の実施形態の内筒状部２０に対して、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４（図５参照）により空気の流れを調整する代わりに、第１貫通孔２２ａのみで空気の流れを調整する（第２貫通孔を有していない）点で相違する。図９は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２ａが全閉状態とされた様子を説明する図である。図１０は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２ａが全開状態とされた様子を説明する図である。図１１は、遮蔽部材４０により、第１貫通孔２２ａが可変開度状態とされた様子を説明する図である。

図９は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を移動させて、第１貫通孔２２ａを全閉状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気は、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れない。

図１０は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置まで移動させ、第１貫通孔２２ａを全開状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２ａを通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

図１１は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置に移動させて、第１貫通孔２２ａを可変開度状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２ａの開度に応じた流量で第１貫通孔２２ａを通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

第２の実施形態の過給機用コンプレッサは、よりシンプルな構造で、第１貫通孔２２ａにおける開度を可変開度状態にできるため、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れる空気の流れを調整できる。

●［第３の実施形態の開閉状態の詳細な説明（図１２〜図１４）］
図１２〜図１４を用いて、第３の実施形態の内筒状部２０ｂと遮蔽部材４０ａを説明する。第３の実施形態の過給機用コンプレッサは、第２の実施形態の遮蔽部材４０に対して、第１遮蔽貫通孔３２が設けられており、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により空気の流れを調整する点で相違する。図１２は、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により全閉状態にした状態を説明する図である。図１３は、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により全開状態にした状態を説明する図である。図１４は、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２の重なりに具合より可変開度状態にした状態を説明する図である。なお、図１２〜図１４において、第１遮蔽貫通孔３２は、遮蔽部材４０ａにおいて内筒状部２０ｂの外側面と対向する遮蔽内側面４０Ｓ１から外筒状部の内側面と対向する遮蔽外側面４０Ｓ２へと貫通する穴である。

図１２は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ａ（駆動ピン５６）を移動させて、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２を重ならないようにして、第１貫通孔２２ｂを全閉状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気は、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れない。

図１３は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ａ（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置まで移動させ、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２を完全に重なるようにして、第１貫通孔２２ｂを全開状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２ｂを通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

図１４は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ａ（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置に移動させて、全開状態と全閉状態との間の状態である第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２による可変開度状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２ｂを通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ第１貫通孔２２ｂの開度に応じて流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

第３の実施形態の過給機用コンプレッサは、第１貫通孔２２ｂと第１遮蔽貫通孔３２との重なり具合で、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れてインペラ１２の吸気側に戻す空気の流量を調整できる。

●［第４の実施形態の開閉状態の詳細な説明（図１５〜図１８）］
図１５〜図１８を用いて、第４の実施形態の遮蔽部材４０ｂを説明する。第４の実施形態の過給機用コンプレッサは、第１の実施形態の遮蔽部材４０に対して、第１遮蔽貫通孔３２と第２遮蔽貫通孔３４が設けられており、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合又は第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４の重なり具合により空気の流れを調整する点で相違する。図１５は、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により全閉状態、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４の重なり具合により全閉状態、とされた様子を説明する図である。図１６は、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により全開状態、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４の重なり具合により全閉状態、とされた様子を説明する図である。図１７は、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により全閉状態、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４の重なり具合により全開状態、とされた様子を説明する図である。図１８は、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２の重なり具合により可変開度状態、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４の重なり具合により全閉状態、とされた様子を説明する図である。なお、図１５〜図１８において、第１遮蔽貫通孔３２と第２遮蔽貫通孔３４は、遮蔽部材４０ｂにおいて内筒状部２０の外側面と対向する遮蔽内側面４０Ｓ１から外筒状部の内側面と対向する遮蔽外側面４０Ｓ２へと貫通する穴である。

図１５は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ｂ（駆動ピン５６）を移動させて、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２を重ならないようにして、第１貫通孔２２を全閉状態にした状態である。同様にして、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４を重ならないようにして、第２貫通孔２４を全閉状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気は、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れない。

図１６は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ｂ（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置まで移動させ、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２を完全に重なるようにして、第１貫通孔２２を全開状態にした状態である。また、同時に、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４を重ならないようにして、第２貫通孔２４を全閉状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２を通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

図１７は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ｂ（駆動ピン５６）を移動させて、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２を重ならないようにして、第１貫通孔２２を全閉状態にした状態である。同時に、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４を完全に重なるようにして、第２貫通孔２４を全開状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第２貫通孔２４を通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。

図１８は、遮蔽部材駆動手段５０により、遮蔽部材４０ｂ（駆動ピン５６）を二点鎖線で示されている位置から実線で示されている位置に移動させて、全開状態と全閉状態との間の状態である第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２による可変開度状態にした状態である。また、同時に、第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４を重ならないようにして、第２貫通孔２４を全閉状態にした状態である。これにより、第２内側空間２０ＳＰ内の空気の一部は、第１貫通孔２２を通り、第２内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ第１貫通孔２２の開度に応じて流れ、図１に示す内外連通域３５ＳＰからインペラ１２の吸気側へ戻される。なお、図示及び説明を省略するが、遮蔽部材駆動手段５０は、第２貫通孔２４を可変開度状態、第１貫通孔２２を全閉状態にすることができる。

第４の実施形態の過給機用コンプレッサは、第１貫通孔２２と第１遮蔽貫通孔３２との重なり具合又は第２貫通孔２４と第２遮蔽貫通孔３４との重なり具合により、内筒状部２０における空気の取り込み位置と内側空間２０ＳＰから第１内側空間３０ＳＰへ流れてインペラ１２の吸気側に戻す空気の流量を調整できる（図１参照）。また、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４の大きさを異なるものにした場合、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４のそれぞれに流れる空気の流量が異なるため、第１貫通孔２２と第２貫通孔２４のいずれか一方の全開状態を選択して、空気の流量を変えることもできる。これにより、エネルギー損失の低減とサージの抑制を行うことができる。

●［第５の実施形態の動作の詳細な説明（図１９〜図２０）］
図１９と図２０を用いて、第５の実施形態の過給機用コンプレッサにおける動作の詳細な説明をする。第５の実施形態は、第１の実施形態の遮蔽部材４０（図３参照）が、遮蔽部材４０ｃである点で相違する。図１９は、第５の実施形態の内筒状部２０と遮蔽部材４０ｃの詳細な構成を説明する分解図である。図２０は、第５の実施形態の遮蔽部材４０ｃが揺動部材５２により駆動される動作を説明する図である。

図１９に示すように、遮蔽部材４０ｃは、内筒状部２０の外側面において設けられている案内ピン２６に対応する箇所に長穴４２ａがそれぞれ設けられている。遮蔽部材４０ｃに設けられた長穴４２ａは、長手方向における両端部の一方が遮蔽部材４０ｃにおける回転軸線１２Ｊ方向の縁部に達していることで、長穴４２ａの長手方向における両端部の一方（この場合、下端側）が開放とされている。

長穴４２ａは、長穴４２（図３参照）と異なり直線状ではなく、距離Ｒの半径で中心角が開き角度Δθｂである円弧状に湾曲して設けられている。長穴４２ａは、内筒状部２０の周方向に対して長穴傾斜角度θａで傾斜して、案内ピン２６に対応する位置に設けられている。なお、長穴傾斜角度θａは、例えば、４５度〜６０度の範囲の角度である。

図２０に示すように、揺動部材５２は、シャフト５８の回転軸中心から揺動部材５２の係合部５４に係合された駆動ピン５６の軸中心までの距離が略距離Ｒになるように設けられている。

図２０は、モーター５０ａ（図２参照）の回転に伴う遮蔽部材４０ｃの内筒状部２０に対する移動前の状態を実線で示し、内筒状部２０に対する移動後の状態を二点鎖線で示している。遮蔽部材４０ｃは、例えば、モーター５０ａを開き角度Δθｂと同じ大きさの角度で回転させると、シャフト５８を介して揺動部材５２が回転されて、実線で示されている位置から回転軸線１２Ｊを中心に周方向に回転（移動量Δｄ３に相当）しながら、軸方向に移動量Δｄ１だけ移動して、二点鎖線で示されている位置に移動させられる。これにより、遮蔽部材４０ｃは、第１貫通孔２２を全開状態（実線で示されている位置）から全閉状態（二点鎖線で示されている位置）にできる。

図２０に示すように、揺動部材５２の揺動に伴って、遮蔽部材４０ｃは、案内ピン２６が長穴４２ａの円弧状の形状に沿いながら移動させられる。駆動ピン５６は、揺動部材５２のシャフト５８の回転軸から略距離Ｒを保持しながら、回転軸回りに移動させられるため、係合部５４に対して略同じ位置に維持される。このため、係合部５４における駆動ピン５６の移動に伴う摺動抵抗の発生を抑制でき、長穴４２（図４参照）の場合に比べて、遮蔽部材４０ｃは、内筒状部２０の回転軸線１２Ｊを中心に、滑らかに周方向に回転しながら軸方向に移動させられる。

また、長穴を円弧状に湾曲して設けることで、長穴傾斜角度θａを長穴傾斜角度θより大きくできるため、移動量Δｄ１に対する移動量Δｄ３は、移動量Δｄ２（図４参照）より小さくなる。また、回転軸線１２Ｊを中心とする周方向への移動量が大きくなるにしたがって、駆動ピン５６は、揺動部材５２の係合部５４から抜ける方向に離れていく。従って、揺動部材５２の軸方向への移動量が同じであっても、長穴４２（図３）の場合と比べて、長穴４２ａは、揺動部材５２の周方向の移動量を小さくでき、駆動ピン５６を揺動部材５２の係合部５４から抜けにくくする。
●［本願の効果］

以上に説明したように、過給機用コンプレッサは、遮蔽部材を内筒状部における軸方向又は周方向の少なくとも一つの方向に移動させて第１貫通孔を開閉することができる。これにより、よりシンプルで実現容易な構造にて、インペラによって圧縮された空気の一部をインペラの吸気側に戻す際の空気の量を調整することで、圧縮効率を適正に維持しつつ、より広い運転領域で過給を行うとともに、エネルギー損失の低減とサージの抑制を制御できる。

本発明の、過給機用コンプレッサは、本実施の形態で説明した構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。特に、第１貫通孔と、第２貫通孔と、第１遮蔽貫通孔と、第２遮蔽貫通孔と、は、スリット状に限定されず、適切な空気の流量を確保できる形状であれば良い。また、第１貫通孔、第２貫通孔、第１遮蔽貫通孔、第２遮蔽貫通孔、案内ピン、長穴の数は、それぞれ３個に限定されず、少なくとも一つ設けられていれば良い。また、本実施の形態において、内筒状部と外筒状部は、別部材で形成されている例で説明したが、内筒状部と外筒状部を一体で形成しても良い。

１０ 過給機用コンプレッサ
１２ インペラ
２０ 内筒状部
２０ａ 内筒状部
２０ｂ 内筒状部
２０ＳＰ 第２内側空間
２２ 第１貫通孔
２２ａ 第１貫通孔
２２ｂ 第１貫通孔
２４ 第２貫通孔
２６ 案内ピン
３０ 外筒状部
３０ＳＰ 第１内側空間
３２ 第１遮蔽貫通孔
３４ 第２遮蔽貫通孔
３５ＳＰ 内外連通域
３６ 外筒鍔部
４０ 遮蔽部材
４０ａ 遮蔽部材
４０ｂ 遮蔽部材
４０ｃ 遮蔽部材
４２ 長穴
４２ａ 長穴
４０Ｓ１ 遮蔽内側面
４０Ｓ２ 遮蔽外側面
５０ 遮蔽部材駆動手段
５２ 揺動部材
５４ 係合部
５６ 駆動ピン
５８ シャフト
５０ａ モーター
５０ｂ ロータリーエンコーダー
５０ｃ コントローラー
１１０ 遠心圧縮機
１１２ インペラブレード
１３０ ケーシング
１３０ＳＰ トリートメントキャビティ
１４０ シャッター
１５０ シャッター移動装置
２２２ａ 上流補助通路
２２２ｂ 下流補助穴
ＢＬＴ ボルト
ＢＴＨ ボルト穴
θ 長穴傾斜角度
θａ 長穴傾斜角度
Δθｂ 開き角度
Δｄ１ 移動量
Δｄ２ 移動量
Δｄ３ 移動量
Δθ 回転角
１２Ｊ 回転軸線
Ｒ 距離

Claims (10)

1. 複数のフィンが設けられて、回転軸線回りに回転可能なインペラと、
   前記インペラを収容し、前記回転軸線の方向から空気を吸い込む筒状の内筒状部と、
   前記内筒状部を収容する外筒状部と、
   前記内筒状部に設けられて、前記外筒状部の内側と前記内筒状部の外側に形成される第１内側空間と前記内筒状部の内側に形成される第２内側空間を連通する少なくとも一つの第１貫通孔と、
   前記内筒状部における前記インペラが収容されている側ではない開放端側にあって、前記第１内側空間と前記第２内側空間を連通する領域である内外連通域と、
   前記内筒状部の外周に摺動可能に配置されて、前記第１貫通孔を開閉可能な遮蔽部材と、
   前記遮蔽部材に少なくとも一個所設けられた長穴と、
   前記内筒状部における外側面において前記回転軸線から離れる方向に突出して少なくとも一つ設けられるとともに、前記長穴に係合されて前記遮蔽部材の移動を案内する案内ピンと、
   前記遮蔽部材を前記内筒状部における軸方向又は周方向の少なくとも一つの方向に移動させて前記第１貫通孔を開閉する遮蔽部材駆動手段と、を備える、
   過給機用コンプレッサ。
2. 請求項１に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材における外側面において前記回転軸線から離れる方向に突出して設けられた駆動ピンと、
   前記駆動ピンに係合された係合部を有する揺動部材と、
   を有し、
   前記遮蔽部材駆動手段は、前記揺動部材を駆動して、前記遮蔽部材を少なくとも軸方向に移動させる、
   過給機用コンプレッサ。
3. 請求項１又は２に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記長穴は、前記内筒状部の周方向に対して傾斜して設けられており、
   前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材を周方向に回転させながら軸方向に移動させる、
   過給機用コンプレッサ。
4. 請求項３に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記長穴は、円弧状に湾曲して設けられている、
   過給機用コンプレッサ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記案内ピンと前記案内ピンに対応する前記長穴は、前記内筒状部における周方向にそれぞれ３個以上設けられている、
   過給機用コンプレッサ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記長穴の長手方向における両端部の一方が前記遮蔽部材における前記回転軸線方向の縁部に達していることで、前記長穴の長手方向における両端部の一方が開放とされている、
   過給機用コンプレッサ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記第１貫通孔に対して、前記内筒状部における前記遮蔽部材が移動する方向に前記第１内側空間と前記第２内側空間を連通する少なくとも一つの第２貫通孔が設けられており、
   前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材を移動させて、
   前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の両方を全閉状態、
   前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の一方を全閉状態かつ他方を全開状態、
   前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の一方を全閉状態かつ他方を可変開度状態、
   を含む開閉状態にする、
   過給機用コンプレッサ。
8. 請求項７に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記遮蔽部材は、
   前記内筒状部の外側面と対向する遮蔽内側面と、前記外筒状部の内側面と対向する遮蔽外側面を有しており、前記遮蔽内側面から前記遮蔽外側面へと貫通する第１遮蔽貫通孔及び第２遮蔽貫通孔が設けられており、
   前記第１貫通孔と前記第１遮蔽貫通孔の重なり具合と、前記第２貫通孔と前記第２遮蔽貫通孔の重なり具合により、前記開閉状態が形成されている、
   過給機用コンプレッサ。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の過給機用コンプレッサであって、
   前記遮蔽部材駆動手段は、前記遮蔽部材を移動させて、
   前記第１貫通孔を全閉状態、
   前記第１貫通孔を全開状態、
   前記第１貫通孔を可変開度状態、
   を含む開閉状態にする、
   過給機用コンプレッサ。
10. 請求項９に記載の過給機用コンプレッサであって、
    前記遮蔽部材は、
    前記内筒状部の外側面と対向する遮蔽内側面と、前記外筒状部の内側面と対向する遮蔽外側面を有しており、前記遮蔽内側面から前記遮蔽外側面へと貫通する第１遮蔽貫通孔が設けられており、
    前記第１貫通孔と前記第１遮蔽貫通孔の重なり具合により、前記開閉状態が形成されている、
    過給機用コンプレッサ。
    
    

Images