JP2020066993A - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】小流量側の作動領域を拡大する。【解決手段】遠心圧縮機ＣＣは、コンプレッサインペラ１９が配される主流路２３が形成されたコンプレッサハウジング７と、主流路よりコンプレッサインペラの径方向外側に設けられ、コンプレッサインペラの前縁端より上流側で主流路に開口する上流側開口部３５ａから、上流側開口部よりも前縁端に近い位置で主流路に開口する下流側開口部３５ｂまで延在する副流路３５と、コンプレッサインペラの径方向に延在する第１壁部３７ａ、および、第１壁部からコンプレッサインペラ側に延在する第２壁部３７ｂを有し、第１壁部および第２壁部が副流路内に位置する退避位置と、第１壁部および第２壁部が退避位置よりも主流路内に突出した突出位置とに移動可能にコンプレッサハウジングに設けられるフィン部材３７と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、遠心圧縮機に関する。

特許文献１の遠心圧縮機は、コンプレッサハウジングと、コンプレッサインペラとを備える。コンプレッサハウジングには、コンプレッサインペラが回転自在に収容される。コンプレッサハウジングには、主流路と、副流路が形成される。コンプレッサインペラは、主流路に配される。主流路の径方向外側には、副流路が配される。

副流路は、コンプレッサインペラの前縁端（リーディングエッジ）より上流側で主流路に開口する上流側開口部を有する。副流路は、上流側開口部よりもコンプレッサインペラの前縁端に近い位置で主流路に開口する下流側開口部を有する。コンプレッサインペラを通過する空気の流量が所定流量より小さいとき、コンプレッサインペラで圧縮された空気は、下流側開口部を介して副流路内に流入し、上流側開口部を介して主流路に流出する。つまり、コンプレッサインペラで圧縮された空気は、副流路内を逆流し、主流路に還流する。

副流路には、ガイドベーンが配される。ガイドベーンは、外径端が内径端よりもコンプレッサインペラの回転方向前方側に位置する。ガイドベーンは、副流路内を逆流する空気にコンプレッサインペラの逆回転方向の旋回成分を与える。

特開２０１６−２９２７３号公報

特許文献１では、副流路内を逆流する空気にコンプレッサインペラの逆回転方向の旋回成分を与えることで、遠心圧縮機の小流量側の作動領域を拡大している。しかし、遠心圧縮機の小流量側の作動領域のさらなる拡大が希求されている。

本開示の目的は、小流量側の作動領域を拡大することが可能な遠心圧縮機を提供することである。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る遠心圧縮機は、インペラが配される主流路が形成されたハウジングと、主流路よりインペラの径方向外側に設けられ、インペラの前縁端より上流側で主流路に開口する上流側開口部から、上流側開口部よりも前縁端に近い位置で主流路に開口する下流側開口部まで延在する副流路と、インペラの径方向に延在する第１壁部、および、第１壁部からインペラ側に延在する第２壁部を有し、第１壁部および第２壁部が副流路内に位置する退避位置と、第１壁部および第２壁部が退避位置よりも主流路内に突出した突出位置とに移動可能にハウジングに設けられるフィン部材と、を備える。

フィン部材は、インペラの回転軸とずれた位置にある回転中心の軸回りに回転移動してもよい。

フィン部材の回転方向は、インペラの回転方向と逆方向であり、フィン部材が、退避位置よりも突出位置側であって、かつ、第２壁部の少なくとも一部が副流路内に位置する場合、第２壁部のうち径方向の外側の外側面は、フィン部材の回転方向の後方側の端部が、フィン部材の回転方向の前方側の端部よりも、インペラの回転軸からの離隔距離が大きくてもよい。

副流路に設けられ、退避位置にある第２壁部の少なくとも一部が収容される収容部をさらに備えてもよい。

第１壁部は、突出位置において、少なくとも一部が、インペラの前縁端よりも径方向の内側に位置してもよい。

本開示によれば、小流量側の作動領域を拡大することが可能となる。

過給機の概略断面図である。 図１の破線部分の抽出図である。 図２に示すフィン部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。 フィン部材の正面側斜視図である。 フィン部材の背面側斜視図である。 図２に示す第１リング部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。 図２に示す第２リング部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。 ロッドが直線溝および円弧溝に挿通された状態を示す図である。 フィン部材を図２に示す状態から回転移動させた状態を示す概略断面図である。 図９に示すフィン部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。 図９に示す第１リング部材および第２リング部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。 フィン部材を図９に示す状態から回転移動させた状態を示す概略断面図である。 図１２に示すフィン部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。 図１２に示す第１リング部材および第２リング部材をコンプレッサインペラ側から見た正面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機ＴＣの概略断面図である。図１に示す矢印Ｌ方向を過給機ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。過給機ＴＣのうち、後述するコンプレッサハウジング７側は、遠心圧縮機ＣＣとして機能する。以下では、遠心圧縮機ＣＣの一例として、過給機ＴＣについて説明する。ただし、遠心圧縮機ＣＣは、過給機ＴＣに限られない。遠心圧縮機ＣＣは、過給機ＴＣ以外の装置に組み込まれてもよいし、単体であってもよい。

図１に示すように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング３と、タービンハウジング５と、コンプレッサハウジング（ハウジング）７とを備える。ベアリングハウジング３の左側には、締結ボルト９によってタービンハウジング５が連結される。ベアリングハウジング３の右側には、締結ボルト１１によってコンプレッサハウジング７が連結される。

ベアリングハウジング３には、軸受孔３ａが形成されている。軸受孔３ａは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔３ａには、軸受１３が設けられる。図１では、軸受１３の一例としてフルフローティング軸受を示す。ただし、軸受１３は、セミフローティング軸受や転がり軸受など、他のラジアル軸受であってもよい。軸受１３には、シャフト１５が挿通される。軸受１３は、シャフト１５を回転自在に軸支する。シャフト１５の左端部には、タービンインペラ１７が設けられる。タービンインペラ１７は、タービンハウジング５内に回転自在に収容されている。シャフト１５の右端部には、コンプレッサインペラ（インペラ）１９が設けられる。コンプレッサインペラ１９は、コンプレッサハウジング７内に回転自在に収容されている。

コンプレッサハウジング７には、ハウジング穴７ａが形成される。ハウジング穴７ａは、過給機ＴＣの右側に開口する。ハウジング穴７ａには、取付部材２１が取り付けられる。コンプレッサハウジング７には、外壁部７ｂと、内壁部７ｃと、シュラウド部７ｄとが形成される。外壁部７ｂは、ハウジング穴７ａの内周面より、コンプレッサインペラ１９の径方向（以下、単に径方向と称す）外側に形成される。外壁部７ｂは、コンプレッサハウジング７の外部に露出し、コンプレッサハウジング７の外形を形成する。

内壁部７ｃは、ハウジング穴７ａの内周面より径方向内側に形成される。内壁部７ｃは、外壁部７ｂから径方向内側に離隔して形成される。シュラウド部７ｄは、コンプレッサインペラ１９と径方向に対向して形成される。シュラウド部７ｄは、コンプレッサインペラ１９を収容する収容室を形成する。シュラウド部７ｄの内周面は、コンプレッサインペラ１９の外形に沿った形状を有する。シュラウド部７ｄの内径は、コンプレッサインペラ１９の外径より僅かに大きい。

コンプレッサインペラ１９の外径は、コンプレッサインペラ１９の前縁端（リーディングエッジ）から離隔するほど大きくなる。したがって、シュラウド部７ｄの内径は、コンプレッサインペラ１９の前縁端から離隔するほど大きくなる。なお、内壁部７ｃの一部は、後述するようにコンプレッサインペラ１９と径方向に対向する。コンプレッサインペラ１９と径方向に対向する内壁部７ｃは、シュラウド部としても機能する。

取付部材２１、内壁部７ｃ、および、シュラウド部７ｄの内周面によって、主流路２３が形成される。主流路２３は、遠心圧縮機ＣＣの右側に開口する。主流路２３は、コンプレッサインペラ１９の軸方向（以下、単に軸方向と称す）に延在する。主流路２３は、不図示のエアクリーナに接続される。コンプレッサインペラ１９は、主流路２３に配される。

ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング７の間には、ディフューザ流路２５が形成される。ディフューザ流路２５は、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング７の対向面によって形成される。ディフューザ流路２５は、コンプレッサインペラ１９を通過した空気を昇圧する。ディフューザ流路２５は、環状に形成されている。ディフューザ流路２５は、径方向内側において主流路２３に連通している。

コンプレッサハウジング７には、コンプレッサスクロール流路２７が設けられている。コンプレッサスクロール流路２７は、環状形状である。コンプレッサスクロール流路２７は、例えばディフューザ流路２５よりもシャフト１５の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路２７は、不図示のエンジンの吸気口と連通する。コンプレッサスクロール流路２７は、ディフューザ流路２５に連通している。コンプレッサインペラ１９が回転すると、主流路２３からコンプレッサハウジング７内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサハウジング７（主流路２３）内を上流側（図１中、右側）から下流側（図１中、左側）に向かって流通する。コンプレッサハウジング７内を流通する空気は、コンプレッサインペラ１９の翼間を流通する過程において、加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路２５およびコンプレッサスクロール流路２７で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。

タービンハウジング５には、吐出口２９が形成されている。吐出口２９は、過給機ＴＣの左側に開口する。吐出口２９は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。また、タービンハウジング５には、タービンスクロール流路３１と、連通流路３３とが形成される。タービンスクロール流路３１は、環状形状である。タービンスクロール流路３１は、例えば連通流路３３よりもタービンインペラ１７の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路３１は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。

タービンスクロール流路３１には、ガス流入口から排気ガスが導入される。連通流路３３は、タービンスクロール流路３１と吐出口２９とを連通させる。タービンスクロール流路３１に導入された排気ガスは、連通流路３３およびタービンインペラ１７の翼間を介して吐出口２９に導かれる。排気ガスは、タービンインペラ１７の翼間を流通する過程においてタービンインペラ１７を回転させる。

タービンインペラ１７の回転力は、シャフト１５を介してコンプレッサインペラ１９に伝達される。空気は、コンプレッサインペラ１９の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。

図２は、図１の破線部分の抽出図である。図２に示すように、内壁部７ｃは、軸方向に延在する。内壁部７ｃは、環状形状である。内壁部７ｃは、ハウジング穴７ａの内周面から径方向内側に離隔する。内壁部７ｃの外周面は、外壁部７ｂの内周面と径方向に対向する。内壁部７ｃと外壁部７ｂとの間には、空隙Ｓ１が形成される。外壁部７ｂ（ハウジング穴７ａ）の内周面および内壁部７ｃの外周面は、軸方向に平行である。ただし、外壁部７ｂの内周面および内壁部７ｃの外周面は、軸方向に対して傾斜していてもよいし、互いに平行でなくともよい。

ハウジング穴７ａには、不図示のリブが形成される。リブは、外壁部７ｂと内壁部７ｃとを接続する。リブは、内壁部７ｃの外周面の周方向（コンプレッサインペラ１９の回転方向）に離隔して複数配される。内壁部７ｃは、リブを介して外壁部７ｂに保持される。リブは、外壁部７ｂおよび内壁部７ｃと一体成形される。すなわち、内壁部７ｃは、コンプレッサハウジング７に一体成形される。ただし、内壁部７ｃは、コンプレッサハウジング７と別体で形成されてもよい。その場合、内壁部７ｃは、コンプレッサハウジング７に取り付けられてもよい。

内壁部７ｃには、貫通孔７ｅが形成される。貫通孔７ｅは、内壁部７ｃを軸方向に貫通する。貫通孔７ｅは、大径部７ｆと、縮径部７ｇと、小径部７ｈとを有する。大径部７ｆは、内壁部７ｃのうち、図２中、右側の端面に開口する。大径部７ｆは、貫通孔７ｅのうち最も大きい内径を有する。縮径部７ｇは、大径部７ｆに対し、図２中、左側に連続する。縮径部７ｇは、図２中、左側に向かって（大径部７ｆから小径部７ｈに向かって）、内径が小さくなる。縮径部７ｇの内径は、大径部７ｆの内径以下である。

小径部７ｈは、縮径部７ｇに対し、図２中、左側に連続する。小径部７ｈは、貫通孔７ｅのうち最も小さい内径を有する。小径部７ｈの内径は、縮径部７ｇの内径以下である。小径部７ｈは、コンプレッサインペラ１９と径方向に対向する。小径部７ｈは、コンプレッサインペラ１９を収容する収容室を形成する。小径部７ｈの内周面は、コンプレッサインペラ１９の外形に沿った形状を有する。小径部７ｈの内径は、コンプレッサインペラ１９の外径より僅かに大きい。ここでは、内壁部７ｃに大径部７ｆ、縮径部７ｇ、小径部７ｈが形成される場合について説明した。しかし、貫通孔７ｅが形成されていれば、内壁部７ｃの内周面の形状は問わない。

小径部７ｈより下流側には、シュラウド部７ｄが形成される。小径部７ｈおよびシュラウド部７ｄは、コンプレッサインペラ１９を収容する収容室を形成する。内壁部７ｃの小径部７ｈ側（図２中、左側）の端部は、シュラウド部７ｄに対し軸方向に離隔する。内壁部７ｃは、シュラウド部７ｄと軸方向に対向する。内壁部７ｃとシュラウド部７ｄとの間には、空隙Ｓ２が形成される。

ハウジング穴７ａには、内壁部７ｃより上流側（図２中、右側）に段差部７ａａが形成される。ハウジング穴７ａの内径は、段差部７ａａより上流側（取付部材２１に近接する側）が、段差部７ａａより下流側（コンプレッサインペラ１９に近接する側）より大きい。ハウジング穴７ａは、段差部７ａａより上流側が、径方向外側に窪んでいる。

取付部材２１は、ハウジング穴７ａのうち段差部７ａａより上流側（図２中、右側）に取り付けられる。取付部材２１は、本体部２１ａを備える。本体部２１ａは、例えば、環状形状である。ただし、本体部２１ａは、環状形状に限らず、例えば、周方向の一部が切り欠かれている形状であってもよい。本体部２１ａは、ハウジング穴７ａに圧入される。本体部２１ａがハウジング穴７ａに圧入されることで、取付部材２１は、コンプレッサハウジング７に取り付けられる。ただし、取付部材２１は、ボルトなどの締結部材でコンプレッサハウジング７に取り付けられてもよい。取付部材２１は、コンプレッサハウジング７に接合されてもよい。

本体部２１ａには、取付孔２１ｂが形成される。取付孔２１ｂは、本体部２１ａを軸方向に貫通する。取付孔２１ｂは、縮径部２１ｃと、平行部２１ｄとを有する。縮径部２１ｃは、図２中、左側（コンプレッサインペラ１９に近接する側）に向って、内径が小さくなる。平行部２１ｄは、縮径部２１ｃよりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ１９に近接する側）に位置する。平行部２１ｄは、軸方向に亘って内径が大凡一定である。平行部２１ｄの内径は、貫通孔７ｅの大径部７ｆの内径と大凡等しい。ここでは、本体部２１ａに縮径部２１ｃおよび平行部２１ｄが形成される場合について説明した。ただし、取付孔２１ｂが形成されていれば、本体部２１ａの内周面の形状は問わない。

取付孔２１ｂは、取付部材２１のうちコンプレッサインペラ１９から離隔する側の端面２１ｅに開口する。取付部材２１の端面２１ｅは、コンプレッサハウジング７のうちコンプレッサインペラ１９から離隔する側の端面７ｉと面一である。ただし、コンプレッサハウジング７の端面７ｉは、取付部材２１の端面２１ｅよりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ１９に近接する側）に位置してもよい。すなわち、取付部材２１は、ハウジング穴７ａから、図２中、右側（コンプレッサインペラ１９から離隔する側）に突出してもよい。また、取付部材２１の端面２１ｅは、コンプレッサハウジング７の端面７ｉよりも、図２中、左側（コンプレッサインペラ１９に近接する側）に位置してもよい。

取付部材２１のうちコンプレッサインペラ１９に近接する側の端面２１ｆは、軸方向と直交する面となっている。ただし、取付部材２１の端面２１ｆは、軸方向と直交する面に対し傾斜する面であってもよい。取付部材２１の端面２１ｆは、内壁部７ｃの大径部７ｆから軸方向に離隔する。取付部材２１の端面２１ｆは、内壁部７ｃの大径部７ｆと軸方向に対向する。取付部材２１の端面２１ｆと内壁部７ｃの大径部７ｆとの間には、空隙Ｓ３が形成される。

本体部２１ａの取付孔２１ｂおよび内壁部７ｃの貫通孔７ｅは、主流路２３を形成する。主流路２３よりコンプレッサインペラ１９の径方向外側には、副流路３５が形成される。副流路３５は、空隙Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３により形成される。副流路３５は、上流側開口部３５ａと、下流側開口部３５ｂとを有する。上流側開口部３５ａは、コンプレッサインペラ１９の前縁端（リーディングエッジ）より上流側（図２中、右側）で主流路２３に開口する。下流側開口部３５ｂは、上流側開口部３５ａよりもコンプレッサインペラ１９の前縁端に近い位置で主流路２３に開口する。具体的に、下流側開口部３５ｂは、コンプレッサインペラ１９の前縁端より下流側（図２中、左側）で主流路２３に開口する。副流路３５は、上流側開口部３５ａから下流側開口部３５ｂまで延在する。

取付部材２１と、内壁部７ｃおよび段差部７ａａとの間には、フィン部材３７および駆動機構３９の一部が配される。フィン部材３７は、第１壁部３７ａと、第２壁部３７ｂを有する。第１壁部３７ａは、コンプレッサインペラ１９の径方向に延在する。第２壁部３７ｂは、第１壁部３７ａからコンプレッサインペラ１９側（図２中、左側）に延在する。第２壁部３７ｂは、第１壁部３７ａと一体的に形成される。ただし、第２壁部３７ｂは、第１壁部３７ａと別体に形成され、第１壁部３７ａに接合されてもよい。

フィン部材３７は、退避位置と、突出位置とに移動可能にコンプレッサハウジング７に設けられる。ここで、退避位置は、第１壁部３７ａおよび第２壁部３７ｂが副流路３５内に位置する位置である。突出位置は、第１壁部３７ａおよび第２壁部３７ｂが退避位置よりも主流路２３内に突出した位置である。図２では、フィン部材３７が退避位置に位置する状態を示している。

図３は、図２に示すフィン部材３７をコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図３に示すように、フィン部材３７は、コンプレッサハウジング７に複数（ここでは、８つ）設けられている。複数のフィン部材３７は、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸（回転軸）ＲＣ回り（以下、単に回転方向と称す）に並んで配される。複数のフィン部材３７は、軸方向に重複して配される。つまり、複数のフィン部材３７は、回転方向に隣接するフィン部材３７と対向して配される。

図４は、フィン部材３７の正面側斜視図である。図４に示すように、フィン部材３７の第１壁部３７ａは、略三角形状である。第１壁部３７ａには、第１切り欠き部３７ａａと、第２切り欠き部３７ａｂとが形成される。第１切り欠き部３７ａａは、第１壁部３７ａの基端Ｐ側に形成される。第１切り欠き部３７ａａは、第１壁部３７ａの正面側（コンプレッサインペラ１９に近接する側）に形成される。第１切り欠き部３７ａａにより、第１壁部３７ａの基端Ｐ側の正面（コンプレッサインペラ１９側の面）は、コンプレッサインペラ１９から離隔する側に窪んでいる。

第２切り欠き部３７ａｂは、第１壁部３７ａの先端Ｔ側に形成される。第２切り欠き部３７ａｂは、第１壁部３７ａの背面側（コンプレッサインペラ１９から離隔する側）に形成される。第２切り欠き部３７ａｂにより、第１壁部３７ａの先端Ｔ側の背面（コンプレッサインペラ１９側と反対側の面）は、コンプレッサインペラ１９に近接する側に窪んでいる。第１切り欠き部３７ａａおよび第２切り欠き部３７ａｂの厚みは、第１壁部３７ａのうち第１切り欠き部３７ａａおよび第２切り欠き部３７ａｂが形成されていない部分の厚みより小さい。

第１壁部３７ａの内径端には、第１円弧面３７ａｃと、第２円弧面３７ａｄとが形成される。第１円弧面３７ａｃは、第１壁部３７ａの先端Ｔ側に形成される。第２円弧面３７ａｄは、第１円弧面３７ａｃから基端Ｐ側に連続する。第１円弧面３７ａｃの曲率は、第２円弧面３７ａｄの曲率より大きい。ただし、第１円弧面３７ａｃの曲率は、第２円弧面３７ａｄの曲率と等しくてもよく、第２円弧面３７ａｄの曲率より小さくてもよい。

フィン部材３７の第２壁部３７ｂは、略円弧形状である。第２壁部３７ｂは、第１壁部３７ａの正面側に形成される。第２壁部３７ｂは、第１壁部３７ａの外径端側に形成される。第２壁部３７ｂは、第１壁部３７ａの正面と直交する方向（コンプレッサインペラ１９の軸方向）に延在する。ただし、第２壁部３７ｂは、コンプレッサインペラ１９の軸方向に対し傾斜する方向に延在してもよい。

第２壁部３７ｂは、内側面３７ｂａと、外側面３７ｂｂとを有する。内側面３７ｂａおよび外側面３７ｂｂは、円弧面である。外側面３７ｂｂは、内側面３７ｂａより径方向外側に形成される。内側面３７ｂａの曲率中心は、外側面３７ｂｂの曲率中心と大凡等しい。内側面３７ｂａおよび外側面３７ｂｂの曲率中心は、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸ＲＣ（図３参照）と大凡等しい。ただし、内側面３７ｂａおよび外側面３７ｂｂは、円弧面に限定されない。内側面３７ｂａおよび外側面３７ｂｂは、例えば、平面であってもよい。

第２壁部３７ｂには、切り欠き部３７ｂｃが形成される。切り欠き部３７ｂｃは、第２壁部３７ｂの基端Ｐ側に形成される。切り欠き部３７ｂｃは、第１切り欠き部３７ａａと軸方向に連続して形成される。第２壁部３７ｂは、先端Ｔ側に円弧面３７ｂｄが形成される。円弧面３７ｂｄは、第１壁部３７ａの第１円弧面３７ａｃと軸方向に連続する。円弧面３７ｂｄの曲率は、第１円弧面３７ａｃの曲率と大凡等しい。

図５は、フィン部材３７の背面側斜視図である。図５に示すように、第１壁部３７ａの基端Ｐ側の背面には、ロッド３７ｃが設けられている。ロッド３７ｃは、円柱部３７ｃａと、円弧突起部３７ｃｂとを有する。円柱部３７ｃａは、略円柱形状である。円柱部３７ｃａは、一端が第１壁部３７ａの背面に接続され、他端が円弧突起部３７ｃｂに接続される。円柱部３７ｃａは、第１壁部３７ａの背面と直交する方向（コンプレッサインペラ１９の軸方向）に延在する。円弧突起部３７ｃｂは、略円弧形状である。円弧突起部３７ｃｂは、円柱部３７ｃａと軸方向に接続される。円弧突起部３７ｃｂは、円柱部３７ｃａの一部を、円柱部３７ｃａの中心軸からずれた位置を回転中心とした円弧方向に延在した形状である。

図２に戻り、駆動機構３９は、フィン部材３７を退避位置と突出位置とに回転移動させる。駆動機構３９は、第１リング部材３９ａと、第２リング部材３９ｂと、アクチュエータ３９ｃ（図１参照）とを備える。取付部材２１の本体部２１ａには、端面２１ｆから端面２１ｅ側に窪む窪み部２１ｇが形成される。窪み部２１ｇは、環状形状である。窪み部２１ｇには、第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂが収容される。第１リング部材３９ａは、フィン部材３７と第２リング部材３９ｂとの間に配される。第１リング部材３９ａは、フィン部材３７の第１壁部３７ａの背面と軸方向に対向して配される。第１リング部材３９ａは、フィン部材３７よりコンプレッサインペラ１９から離隔する側に配される。第１リング部材３９ａは、窪み部２１ｇに回転自在に収容される。第１リング部材３９ａは、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸回りに回転自在に設けられる。

第２リング部材３９ｂは、第１リング部材３９ａと取付部材２１との間に配される。第２リング部材３９ｂは、第１リング部材３９ａと軸方向に対向して配される。第２リング部材３９ｂは、第１リング部材３９ａよりコンプレッサインペラ１９から離隔する側に配される。第２リング部材３９ｂは、窪み部２１ｇの内壁に取り付けられる。つまり、第２リング部材３９ｂは、窪み部２１ｇに回転不能に収容される。アクチュエータ３９ｃは、図１に示すように、コンプレッサハウジング７の外部に配される。アクチュエータ３９ｃは、第１リング部材３９ａと接続され、第１リング部材３９ａをコンプレッサインペラ１９の回転中心軸回りに回転駆動させる。

図６は、図２に示す第１リング部材３９ａをコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図６に示すように、第１リング部材３９ａには、複数（ここでは、８つ）の直線溝３９ａａが形成される。直線溝３９ａａは、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸ＲＣから放射状（径方向）に延在する。

図７は、図２に示す第２リング部材３９ｂをコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図７に示すように、第２リング部材３９ｂには、複数（ここでは、８つ）の円弧溝３９ｂａが形成される。円弧溝３９ｂａの曲率中心ＲＣａは、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸ＲＣとずれた位置に形成される。円弧溝３９ｂａは、第２リング部材３９ｂの径方向外側に一端３９ｂａａが形成され、径方向内側に他端３９ｂａｂが形成される。円弧溝３９ｂａは、他端３９ｂａｂが一端３９ｂａａよりもコンプレッサインペラ１９の回転方向ＲＤの後方側に位置する。換言すれば、円弧溝３９ｂａは、一端３９ｂａａから他端３９ｂａｂに向かってコンプレッサインペラ１９の回転方向ＲＤと逆方向（以下、逆回転方向ＢＲＤと称す）に延在する。

図２に戻り、フィン部材３７のロッド３７ｃは、第１リング部材３９ａの直線溝３９ａａ（図６参照）および第２リング部材３９ｂの円弧溝３９ｂａ（図７参照）に挿通される。具体的に、ロッド３７ｃの円柱部３７ｃａ（図５参照）は、第１リング部材３９ａの直線溝３９ａａに挿通される。また、ロッド３７ｃの円弧突起部３７ｃｂ（図５参照）は、第２リング部材３９ｂの円弧溝３９ｂａに挿通される。

図８は、ロッド３７ｃが直線溝３９ａａおよび円弧溝３９ｂａに挿通された状態を示す図である。図８では、第２リング部材３９ｂおよび円弧溝３９ｂａを一点鎖線で示している。また、図８では、ロッド３７ｃの円弧突起部３７ｃｂを破線で示している。図８に示すように、第１リング部材３９ａの直線溝３９ａａは、第２リング部材３９ｂの円弧溝３９ｂａの一部と軸方向に重複する。ロッド３７ｃの円柱部３７ｃａは、直線溝３９ａａのうち円弧溝３９ｂａと軸方向に重複する領域内に配される。また、ロッド３７ｃの円弧突起部３７ｃｂは、円弧溝３９ｂａのうち直線溝３９ａａと軸方向に重複する領域内に一部が配される。

円柱部３７ｃａの外径は、直線溝３９ａａの短手方向（第１リング部材３９ａの周方向）の幅と大凡等しい。円柱部３７ｃａは、直線溝３９ａａの長手方向（径方向）に沿って移動可能に構成される。円弧突起部３７ｃｂの外形形状は、円弧溝３９ｂａの内形形状を長手方向（曲率中心ＲＣａ回り）に沿って短縮した形状と大凡等しい。円弧突起部３７ｃｂの短手方向の幅は、円弧溝３９ｂａの短手方向の幅と大凡等しい。円弧突起部３７ｃｂは、円弧溝３９ｂａの長手方向に沿って移動可能に構成される。

第１リング部材３９ａは、アクチュエータ３９ｃ（図１参照）によりコンプレッサインペラ１９の回転中心軸ＲＣ回りに回転駆動される。第１リング部材３９ａが回転中心軸ＲＣ回りに回転することで、円弧突起部３７ｃｂは、円弧溝３９ｂａの長手方向（曲率中心ＲＣａ回り）に沿って移動することができる。また、円柱部３７ｃａは、円弧突起部３７ｃｂが円弧溝３９ｂａの長手方向に沿って移動することで、直線溝３９ａａの長手方向（径方向）に沿って移動することができる。したがって、第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂは、フィン部材３７（図３参照）を径方向および曲率中心ＲＣａ回りに移動させることができる。

一方、第１リング部材３９ａが回転駆動されないとき、円柱部３７ｃａは、直線溝３９ａａにより回転中心軸ＲＣ回りの移動が規制される。円柱部３７ｃａの回転中心軸ＲＣ回りの移動が規制されると、円弧突起部３７ｃｂは、円弧溝３９ｂａの長手方向（曲率中心ＲＣａ回り）への移動が規制される。また、円弧突起部３７ｃｂが円弧溝３９ｂａの長手方向への移動が規制されると、円柱部３７ｃａは、直線溝３９ａａの長手方向（径方向）への移動が規制される。

したがって、第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂは、フィン部材３７の径方向および曲率中心ＲＣａ回りの移動を規制することができる。換言すれば、第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂは、フィン部材３７の径方向の位置を位置決めすることができる。また、第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂは、フィン部材３７の曲率中心ＲＣａ回りの回転姿勢を維持（保持）することができる。

図２に戻り、副流路３５には、収容部３５ｃが設けられている。収容部３５ｃは、段差部７ａａと第１リング部材３９ａとの間に形成される。収容部３５ｃは、退避位置にある第２壁部３７ｂの少なくとも一部を収容する。例えば、第２壁部３７ｂのうち少なくとも外側面３７ｂｂ（図４参照）は、収容部３５ｃ内に収容されている。第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂは、ハウジング穴７ａの内壁と当接している。本実施形態では、第２壁部３７ｂの内側面３７ｂａ（図４参照）は、内壁部７ｃの外周面と対向する外壁部７ｂの内周面と大凡面一である。つまり、収容部３５ｃは、第２壁部３７ｂの全体を収容している。したがって、第２壁部３７ｂは、内壁部７ｃの外周面と対向する外壁部７ｂの内周面から径方向内側に突出していない。

駆動機構３９は、遠心圧縮機ＣＣの大流量側の作動領域において、フィン部材３７を図２に示す退避位置に移動させる。フィン部材３７を退避位置に移動させることで、収容部３５ｃ内に第２壁部３７ｂが収容される。その結果、遠心圧縮機ＣＣの大流量側の作動領域において、副流路３５内を上流側（図２中、右側）から下流側（図２中、左側）に向かって流通する空気の圧力損失を小さくすることができる。

図９は、フィン部材３７を図２に示す状態から回転移動させた状態を示す概略断面図である。図９では、フィン部材３７が図２に示す退避位置よりも突出位置側に位置する。また、第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂの少なくとも一部が副流路３５内に位置する。図９では、フィン部材３７の第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂを破線で表している。図９に示すように、外側面３７ｂｂの少なくとも一部は、収容部３５ｃ外に突出している。

図１０は、図９に示すフィン部材３７をコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図１０に示すように、フィン部材３７における第１壁部３７ａの第２切り欠き部３７ａｂは、回転方向に隣接する他のフィン部材３７における第１壁部３７ａの第１切り欠き部３７ａａと軸方向に重複（対向）している。第１壁部３７ａに第１切り欠き部３７ａａおよび第２切り欠き部３７ａｂが形成されることにより、フィン部材３７は、回転方向に隣接するフィン部材３７と衝突し難くなる。これにより、フィン部材３７は、図３に示す状態から図１０に示す状態に回転移動することができる。

図９に示すように、第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂのうち径方向内側の端部は、内壁部７ｃの大径部７ｆの内周面よりも径方向外側に位置する。また、外側面３７ｂｂのうち径方向内側の端部は、取付部材２１の平行部２１ｄの内周面よりも径方向外側に位置する。つまり、図９では、フィン部材３７は、副流路３５内に位置する。フィン部材３７は、副流路３５内から主流路２３内に突出していない。その結果、遠心圧縮機ＣＣの小流量側の作動領域において、主流路２３内を上流側（図２中、右側）から下流側（図２中、左側）に向かって流通する空気の圧力損失を小さくすることができる。

図１１は、図９に示す第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂをコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図１１に示すように、第１リング部材３９ａは、アクチュエータ３９ｃ（図１参照）により、図８に示す状態からコンプレッサインペラ１９の回転方向ＲＤに対し、逆回転方向ＢＲＤに回転される。第１リング部材３９ａの逆回転方向ＢＲＤへの回転に伴い、円柱部３７ｃａは、逆回転方向ＢＲＤに移動する。円柱部３７ｃａが逆回転方向ＢＲＤに移動すると、円弧突起部３７ｃｂは、円弧溝３９ｂａの長手方向（曲率中心ＲＣａ回り）に沿って逆回転方向ＢＲＤおよび径方向内側に移動する。円弧突起部３７ｃｂが径方向内側に移動すると、円柱部３７ｃａは、直線溝３９ａａの長手方向に沿って径方向に移動する。

これにより、フィン部材３７は、曲率中心ＲＣａ回りをコンプレッサインペラ１９の回転方向ＲＤと逆方向の逆回転方向ＢＲＤに回転移動する。フィン部材３７は、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸ＲＣとずれた位置にある曲率中心（回転中心）ＲＣａの軸回りに回転移動する。このとき、第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂは、図１０に示すように、フィン部材３７の回転方向（逆回転方向ＢＲＤ）の後方側の端部が、フィン部材３７の回転方向の前方側の端部よりも、回転中心軸ＲＣからの離隔距離が大きくなる。

ここで、コンプレッサインペラ１９を通過する空気の流量が所定の第１流量未満であるとき、コンプレッサインペラ１９で圧縮された空気は、下流側開口部３５ｂを介して副流路３５内に流入し、上流側開口部３５ａを介して主流路２３に流出する。つまり、遠心圧縮機ＣＣの小流量側の作動領域において、コンプレッサインペラ１９で圧縮された空気は、副流路３５内を逆流し、主流路２３に還流する。

駆動機構３９は、遠心圧縮機ＣＣの小流量（所定の第１流量未満）側の作動領域において、フィン部材３７を図９に示す位置に回転移動させる。このとき、副流路３５内には、図９に示すように第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂが配される。外側面３７ｂｂは、図１０に示すように、逆回転方向ＢＲＤの後方側の端部が前方側の端部より回転中心軸ＲＣから離隔している。これにより、外側面３７ｂｂは、副流路３５内を逆流する空気にコンプレッサインペラ１９の逆回転方向ＢＲＤの旋回成分（逆旋回成分）を与えることができる。つまり、第２壁部３７ｂ（外側面３７ｂｂ）は、副流路３５内を逆流する空気に逆旋回成分を与える機能を有する。遠心圧縮機ＣＣは、副流路３５内を逆流する空気に逆旋回成分が与えられることで、コンプレッサインペラ１９入り口での圧力上昇が促進され、循環流量を増加させることができるので、コンプレッサインペラ１９を通過する空気の流量が所定の第１流量未満であっても作動することができる。このように、フィン部材３７の第２壁部３７ｂは、遠心圧縮機ＣＣの小流量側の作動領域を拡大することができる。

図１２は、フィン部材３７を図９に示す状態から回転移動させた状態を示す概略断面図である。図１２では、フィン部材３７の第１壁部３７ａおよび第２壁部３７ｂが主流路２３内に突出した突出位置に位置する。図１２では、フィン部材３７の第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂを破線で表している。図１２に示すように、第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂおよび第１壁部３７ａの第１円弧面３７ａｃは、副流路３５内から主流路２３内に突出している。

図１３は、図１２に示すフィン部材３７をコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図１３に示すように、フィン部材３７の第１壁部３７ａの複数（ここでは、８つ）の第１円弧面３７ａｃは、回転中心軸ＲＣを中心とした略円形の開口Ｏを形成している。上流側開口部３５ａにおける主流路２３の内径は、開口Ｏの内径より大きい。換言すれば、開口Ｏの内径は、上流側開口部３５ａにおける主流路２３の内径より小さい。つまり、主流路２３は、第１壁部３７ａの第１円弧面３７ａｃが形成する開口Ｏに絞られる。換言すれば、第１壁部３７ａは、主流路２３を絞る絞り機能を有する。

また、開口Ｏの内径は、コンプレッサインペラ１９の前縁端の外径より小さい。つまり、第１壁部３７ａの少なくとも一部は、コンプレッサインペラ１９の前縁端よりも径方向の内側に位置している。ここで、コンプレッサインペラ１９を通過する空気の流量が所定の第１流量より小さい第２流量未満であるとき、コンプレッサインペラ１９で圧縮された空気は、副流路３５内および主流路２３内の双方を逆流する場合がある。

駆動機構３９は、遠心圧縮機ＣＣの小流量（所定の第２流量未満）側の作動領域において、フィン部材３７を図１２に示す位置に回転移動させる。図１２に示すように、第１壁部３７ａの第１円弧面３７ａｃは、コンプレッサインペラ１９の前縁端よりも径方向内側に位置する。これにより、第１壁部３７ａは、主流路２３内を逆流する空気を抑制することができる。遠心圧縮機ＣＣは、剥離等を起こす流れの乱れの原因となる主流路２３内を逆流する空気が抑制されることで、コンプレッサインペラ１９を通過する空気の流量が所定の第２流量未満であっても作動することができる。このように、フィン部材３７の第１壁部３７ａは、遠心圧縮機ＣＣの小流量側の作動領域を拡大することができる。

図１４は、図１２に示す第１リング部材３９ａおよび第２リング部材３９ｂをコンプレッサインペラ１９側から見た正面図である。図１４に示すように、第１リング部材３９ａは、アクチュエータ３９ｃ（図１参照）により、図１１に示す状態からコンプレッサインペラ１９の回転方向ＲＤに対し、逆回転方向ＢＲＤに回転される。第１リング部材３９ａの逆回転方向ＢＲＤへの回転に伴い、円柱部３７ｃａは、逆回転方向ＢＲＤに移動する。円柱部３７ｃａが逆回転方向ＢＲＤに移動すると、円弧突起部３７ｃｂは、円弧溝３９ｂａの長手方向（曲率中心ＲＣａ回り）に沿って逆回転方向ＢＲＤおよび径方向内側に移動する。円弧突起部３７ｃｂが径方向内側に移動すると、円柱部３７ｃａは、直線溝３９ａａの長手方向に沿って径方向に移動する。

これにより、フィン部材３７は、曲率中心ＲＣａ回りをコンプレッサインペラ１９の回転方向ＲＤと逆方向の逆回転方向ＢＲＤに回転する。このとき、第２壁部３７ｂの外側面３７ｂｂは、図１３に示すように、第１壁部３７ａの第２円弧面３７ａｄに沿って移動する。つまり、外側面３７ｂｂは、第２円弧面３７ａｄに案内（ガイド）される。これにより、第１円弧面３７ａｃは、開口Ｏを容易に形成することができる。

本実施形態によれば、フィン部材３７は、第１壁部３７ａおよび第２壁部３７ｂを備える。フィン部材３７は、副流路３５内に位置する退避位置と、主流路２３内に突出する突出位置とに移動可能にコンプレッサハウジング７に設けられる。遠心圧縮機ＣＣの大流量側の作動領域では、フィン部材３７は、図２に示される位置に配される。これにより、遠心圧縮機ＣＣの大流量側の作動領域において、副流路３５内を流通する空気の圧力損失を小さくすることができる。また、遠心圧縮機ＣＣの小流量（所定の第１流量未満）側の作動では、フィン部材３７は、図９に示される位置に配される。これにより、遠心圧縮機ＣＣの小流量（所定の第１流量未満）側の作動領域を拡大することができる。また、遠心圧縮機ＣＣの小流量（所定の第２流量未満）側の作動領域では、フィン部材３７は、図１２に示される位置に配される。これにより、遠心圧縮機ＣＣの小流量（所定の第２流量未満）側の作動領域を拡大することができる。

また、本実施形態によれば、フィン部材３７は、絞り機能を有する第１壁部３７ａと、逆旋回成分を与える機能を有する第２壁部３７ｂとを備える。ここで、絞り機能を有する部材が逆旋回成分を与える機能を有する部材と別体で構成される場合、遠心圧縮機ＣＣのスペースの制約から各部材の配置が困難になる場合がある。フィン部材３７が第１壁部３７ａおよび第２壁部３７ｂを備えることで、遠心圧縮機ＣＣを大型化させずに、絞り機能を有する部材および逆旋回成分を与える機能を有する部材を容易に配置することができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、フィン部材３７が曲率中心ＲＣａ回りに回転する例について説明した。しかし、これに限定されず、フィン部材３７は、曲率中心ＲＣａとずれた位置にある回転中心の軸回りに回転移動してもよい。ただし、フィン部材３７は、コンプレッサインペラ１９の回転中心軸ＲＣとずれた位置にある回転中心の軸回りに回転移動する。

上記実施形態では、フィン部材３７が逆回転方向ＢＲＤに回転する例について説明した。しかし、これに限定されず、フィン部材３７は、副流路３５内を逆流する空気に逆旋回成分を与えられれば、回転方向ＲＤに回転してもよい。

上記実施形態では、副流路３５内に収容部３５ｃが設けられる例について説明した。しかし、これに限定されず、副流路３５内に収容部３５ｃが設けられなくてもよい。

上記実施形態では、突出位置において第１壁部３７ａがコンプレッサインペラ１９の前縁端より径方向内側に位置する例について説明した。しかし、第１壁部３７ａは、突出位置において主流路２３内に突出していれば、コンプレッサインペラ１９の前縁端より径方向内側に位置しなくてもよい。

本開示は、遠心圧縮機に利用することができる。

ＣＣ 遠心圧縮機
７ コンプレッサハウジング（ハウジング）
１９ コンプレッサインペラ（インペラ）
２３ 主流路
３５ 副流路
３５ａ 上流側開口部
３５ｂ 下流側開口部
３５ｃ 収容部
３７ フィン部材
３７ａ 第１壁部
３７ｂ 第２壁部

Claims (5)

1. インペラが配される主流路が形成されたハウジングと、
   前記主流路より前記インペラの径方向外側に設けられ、前記インペラの前縁端より上流側で前記主流路に開口する上流側開口部から、前記上流側開口部よりも前記前縁端に近い位置で前記主流路に開口する下流側開口部まで延在する副流路と、
   前記インペラの径方向に延在する第１壁部、および、前記第１壁部から前記インペラ側に延在する第２壁部を有し、前記第１壁部および前記第２壁部が前記副流路内に位置する退避位置と、前記第１壁部および前記第２壁部が前記退避位置よりも前記主流路内に突出した突出位置とに移動可能に前記ハウジングに設けられるフィン部材と、
   を備える遠心圧縮機。
2. 前記フィン部材は、前記インペラの回転軸とずれた位置にある回転中心の軸回りに回転移動する請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記フィン部材の回転方向は、前記インペラの回転方向と逆方向であり、
   前記フィン部材が、前記退避位置よりも前記突出位置側であって、かつ、前記第２壁部の少なくとも一部が前記副流路内に位置する場合、前記第２壁部のうち前記径方向の外側の外側面は、前記フィン部材の回転方向の後方側の端部が、前記フィン部材の回転方向の前方側の端部よりも、前記インペラの回転軸からの離隔距離が大きい請求項２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記副流路に設けられ、前記退避位置にある前記第２壁部の少なくとも一部が収容される収容部をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。
5. 前記第１壁部は、前記突出位置において、少なくとも一部が、前記インペラの前縁端よりも前記径方向の内側に位置する請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心圧縮機。

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