JP2022107297A - 遠心圧縮機及びターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス流路に起因する圧力損失の増加を抑制しつつコストの増加を抑制できる遠心圧縮機及びターボチャージャを提供する。
【解決手段】インペラと、インペラに空気を案内するコンプレッサ入口流路と、インペラの外周側に設けられたスクロール流路と、インペラを迂回するようにコンプレッサ入口流路とスクロール流路とを接続するバイパス流路とを備える遠心圧縮機であって、バイパス流路におけるスクロール流路と接続する接続部と、バイパス流路におけるコンプレッサ入口流路と接続する接続部と、のうち少なくとも一方に、バイパス流路の流路断面を複数の部分に仕切る少なくとも１つの仕切部が設けられる。
【選択図】 図２

Description

本開示は、遠心圧縮機及びターボチャージャに関する。

ターボチャージャ用の遠心圧縮機では、圧縮機の吐出圧が過度に上昇することを避けるために、遠心圧縮機の出口にバイパス弁（ブローオフバルブあるいはリサーキュレーションバルブとも呼ばれる）が設けられる場合がある。かかる構成では、圧縮機の吐出圧が過剰となった際にバイパス弁が開となり、圧縮機の吐出空気がバイパス流路を介して圧縮機の入口側に還流される仕組みとなっている。

一方、このようなバイパス流路を設けることは圧力損失の増加にも繋がる。図２７及び図２８に示すように、バイパス流路内に主流からの流れが大量に流入するようなケースでは、バイパス流路内に流入した流れがスワールを形成し、それが再び主流へと流出する場合がある。このとき、流出したスワール流れと主流が干渉して図２７に示すように大きな圧力損失を生じる。このような時、圧縮機効率の大幅な低下（時には５％以上）が生じることもある。

特開２０１２－２４１５５８号公報 国際公開第２０２０／００８６１５号

このような圧力損失増加の問題に対し、特許文献１では、バイパス弁の弁体の表面を圧縮機のスクロール流路の内壁に沿った形状に形成することを提案している。このような構造にすればバイパス流路への流れの流入による圧力損失の増大を抑制することができる。しかしながら、バルブは汎用品が採用されることが多く、弁体の表面を配管の内壁に沿った特殊な形状にするには特注品を用いる必要があり、コストの増加を招いてしまう。

また、特許文献２では、バイパス流路の分岐口（スクロール流路とバイパス流路との接続口）の形状を非円形形状とすることで、バイパス流量を維持しつつスワールの発生を抑制するようにしている。しかしながら、この場合、バイパス流路の流路形状が複雑となるため、やはりコストの増加を招いてしまう。

本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、バイパス流路に起因する圧力損失の増加を抑制しつつコストの増加を抑制できる遠心圧縮機及びターボチャージャを提供することである。

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る遠心圧縮機は、
インペラと、
前記インペラに空気を案内するコンプレッサ入口流路と、
前記インペラの外周側に設けられたスクロール流路と、
前記インペラを迂回するように前記コンプレッサ入口流路と前記スクロール流路とを接続するバイパス流路と、
を備え、
前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続部と、前記バイパス流路における前記コンプレッサ入口流路と接続する接続部と、のうち少なくとも一方に、前記バイパス流路の流路断面を複数の部分に仕切る少なくとも１つの仕切部が設けられる。

本開示によれば、バイパス流路に起因する圧力損失の増加を抑制しつつコストの増加を抑制できる遠心圧縮機が提供される。

一実施形態に係るターボチャージャ２の概略構成を示す部分断面図である。 図１におけるスクロール流路１４近傍の断面構成の一例を示す模式図である。 図２におけるＡ－Ａ断面を示す模式図である。 図２に示した構成から仕切部２０を取り除いた構成におけるスワールの流れを示す模式図である。 図４のＢ－Ｂ断面におけるスワールの旋回成分を示す模式図である。 仕切部２０の作用効果を説明するための模式図である。 仕切部２０によってスワールの規模が小さくなることを示す模式図である。 図１におけるスクロール流路１４近傍の断面構成の他の一例を示す模式図である。 図８のＣ－Ｃ断面におけるスワールの旋回成分を示す模式図である。 図３に示した仕切部２０とスクロール流路１４の流れ方向との関係の一例を示す模式的な断面図である。 図９に示した複数の仕切部２０とスクロール流路１４の流れ方向との関係の一例を示す模式的な断面図である。 接続口１６ａ１の位置でのスクロール流路１４の流れ方向Ｆの一例を示す模式図である。 図２等に示した仕切部２０の形状の変形例を示す模式的な断面図である。 仕切部２０の上流端２０ａに角部がある場合におけるはく離について説明するための模式的な断面図である。 仕切部２０の下流端２０ｂに角部がある場合におけるはく離について説明するための模式的な断面図である。 図１３に示した構成における作用効果の１つを説明するための模式的な断面図である。 仕切部２０の配置の一例を示す模式的な断面図である。 仕切部２０の配置の一例を示す模式的な断面図である。 バイパス流路１６に対する仕切部２０の固定方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 バイパス流路１６に対する仕切部２０の固定方法の他の一例を説明するための模式的な断面図である。 バイパス流路１６に対する仕切部２０の固定方法の更に他の一例を説明するための模式的な断面図である。 仕切部２０の配置の他の一例を示す模式的な断面図である。 仕切部２０の配置の他の一例を示す模式的な断面図である。 仕切部２０の配置の他の一例を示す模式的な断面図である。 仕切部２０の配置の他の一例を示す模式的な断面図である。 図１におけるコンプレッサ入口流路４０近傍の断面構成の一例を示す模式図であり、バイパス流路１６の延在方向に沿った断面を示している。 バイパス流路から流出したスワール流れと主流が干渉して圧力損失を生じる様子を説明するための図である。 バイパス流路から流出したスワール流れと主流が干渉して圧力損失を生じる様子を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態に係るターボチャージャ２の概略構成を示す部分断面図である。図１は、ターボチャージャ２の遠心圧縮機４における回転軸８に沿った概略断面を示している。
図１に示すように、ターボチャージャ２は、遠心圧縮機４と、遠心圧縮機４に連結されたタービン１２とを備える。遠心圧縮機４のインペラ６とタービン１２のタービンホイール１０とは、回転軸８を介して連結されている。以下では、インペラ６の軸方向を単に「軸方向」と記載し、インペラ６の径方向を単に「径方向」と記載し、インペラ６の周方向を単に「周方向」と記載することとする。

遠心圧縮機４は、インペラ６と、インペラ６に空気を案内するように軸方向に沿って延在するコンプレッサ入口流路４０と、インペラ６を通過した空気の流れを減速させるディフューザ流路４２と、インペラ６の外周側（ディフューザ流路４２の外周側）に設けられたスクロール流路１４と、インペラ６を迂回するようにコンプレッサ入口流路４０とスクロール流路１４とを接続するバイパス流路１６と、バイパス流路１６に設けられた弁ポート２２を開閉可能なバイパス弁１８と、を備える。

バイパス流路１６は、スクロール流路１４に接続する接続部１６ａと、コンプレッサ入口流路４０に接続する接続部１６ｂと、バイパス弁１８の弁体２４を収容する弁体収容部１６ｃとを含む。図示する例示的な形態では、接続部１６ａは、バイパス流路１６の両端部のうちスクロール流路１４側の端部であり、スクロール流路１４の出口管３８から軸方向におけるタービン１２と反対側に延在して弁体収容部１６ｃに接続する。接続部１６ｂは、バイパス流路１６の両端部のうちコンプレッサ入口流路４０側の端部であり、コンプレッサ入口流路４０から径方向における外側に延在して弁体収容部１６ｃに接続する。

バイパス弁１８は、アクチュエータ１９によって開閉動作を制御され、遠心圧縮機４の吐出圧が過度に上昇した場合に開となり、スクロール流路１４内を流れる圧縮空気の一部をコンプレッサ入口流路４０に還流させる。なお、弁ポート２２とは、バイパス弁１８の弁体２４と当接する弁座２５の開口を意味する。

図２は、図１におけるスクロール流路１４近傍の断面構成の一例を示す模式図であり、バイパス流路１６の延在方向に沿った断面を示している。図３は、図２におけるＡ－Ａ断面（バイパス流路１６の延在方向に直交する断面）を示す模式図である。

図２及び図３に示すように、バイパス流路１６の接続部１６ａには、バイパス流路１６の流路断面を複数の部分２８に仕切る少なくとも１つの仕切部２０（少なくとも１つのスクロール側仕切部）が設けられている。図２及び図３に示す例では、バイパス流路１６の接続部１６ａには、バイパス流路１６の流路断面を２つの部分２８に仕切る１つの仕切部２０が設けられている。仕切部２０は、平板状に形成されており、バイパス流路１６の延在方向に直交する平面（例えばＡ－Ａ断面を含む平面）に対して交差する方向に延在している。

ここで、仕切部２０を設けることの効果について、仕切部２０が設けられていない構成（図４及び図５参照）と対比して説明する。図４は、図２に示した構成から仕切部２０を取り除いた構成におけるスワールの流れを示す模式図。図５は、図４のＢ－Ｂ断面におけるスワールの旋回成分を示す模式図である。

例えば図４及び図５の矢印に示すように、スクロール流路１４からバイパス流路１６内に入り込んだ流れは、スワール（渦状の流れ）を発生させ、このスワールの規模（旋回半径）が大きくなると圧力損失が大きくなりやすい。

これに対し、仕切部２０が設けられている場合には、例えば図６及び図７の矢印に示すように、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みが仕切部２０に遮られることによって抑制される。すなわち、見かけ上、バイパス流路１６の高さ（図示する例では径方向の流路幅）を小さくしたかのようにバイパス流路１６への流れの入り込みを抑制することができる。また、バイパス流路１６の流路断面が仕切部２０によって複数の部分２８に分割されるため、スワールの旋回半径が小さくなる。このように、仕切部２０は、バイパス流路１６におけるスワールを抑制する旋回防止版として機能し、圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。また、仕切部２０を板状に形成することにより、仕切部２０の厚さに起因するバイパス流路１６のバイパス流量への影響を抑制することができる。また、バイパス流路１６の形状自体はシンプルな形状（例えば円形の断面形状）を採用することができるため、バイパス流路１６を含むケーシング３０（コンプレッサスクロール）の製造も容易であり、製造コストの増加を抑制することができる。

図８は、図１におけるスクロール流路１４近傍の断面構成の他の一例を示す模式図であり、バイパス流路１６の延在方向Ｅに沿った断面を示している。図９は、図８のＣ－Ｃ断面（バイパス流路１６の延在方向Ｅに直交する断面）におけるスワールの旋回成分を示す模式図である。

幾つかの実施形態では、例えば図８及び図９に示すように、バイパス流路１６の接続部１６ａには、バイパス流路１６の流路断面を複数の部分２８に仕切る複数の仕切部２０（複数のスクロール側仕切部）が設けられていてもよい。図８に示す例では、バイパス流路１６の接続部１６ａには、バイパス流路１６の流路断面を３つ部分２８に仕切る２つの平板状の仕切部２０が設けられている。この２つの仕切部２０は、互いに平行に配置されており、バイパス流路１６の延在方向Ｅに直交する平面（例えばＣ－Ｃ断面を含む平面）に対して交差する方向に延在している。図８に示す例では、仕切部２０は軸方向に沿って延在している。

このように、複数の仕切部２０を設けて接続部１６ａの流路断面を細かく分割することにより、接続部１６ａで発生するスワールの規模を小さくすることができ、圧力損失の増大を抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図９に示すように、バイパス流路１６における延在方向Ｅに直交する流路断面において、複数の部分２８の各々における短辺方向の流路幅（仕切部の延在方向と直交する方向における複数の部分２８の各々の流路幅）をＤと定義し、例えば図８に示すように、バイパス流路１６の延在方向Ｅに沿った仕切部２０の高さをＨと定義すると、複数の部分２８と複数の仕切部２０とは、Ｈ＞０．５Ｄを満たしてもよい。また、バイパス流路１６におけるスクロール流路１４と接続する接続口１６ａ１（接続部１６ａにおけるスクロール流路１４側の端部開口）の直径をＱと定義すると、仕切部２０の各々は、Ｈ＞０．５Ｑを満たしてもよく、Ｈ＞Ｑを満たしてもよい。

スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込み量は、接続口１６ａ１の直径Ｑと概ね同等であり、スワールの規模は上記複数の部分２８の各々における短辺方向の流路幅Ｄによって制限されるため、上記のようにＨ＞０．５Ｄを満たすことにより、スワールを効果的に抑制することができる。また、Ｈ＞０．５Ｑ（より望ましくはＨ＞Ｑ）を満たすことにより、スワールをより効果的に抑制することができる。

図１０は、図３に示した仕切部２０とスクロール流路１４の流れ方向との関係の一例を示す模式的な断面図である。図１１は、図９に示した複数の仕切部２０とスクロール流路１４の流れ方向との関係の一例を示す模式的な断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１０及び図１１に示すように、仕切部２０の各々は、バイパス流路１６におけるスクロール流路１４と接続する接続口１６ａ１の位置でのスクロール流路１４の流れ方向Ｆ（図１２参照）に対して交差する方向（図示する例では直交する方向）に沿って延在する仕切部２０を含む。

図１０及び図１１に示すように、仕切部２０がスクロール流路１４の流れ方向Ｆに対して交差する方向に沿って延在するため、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みを効果的に抑制することができる。また、バイパス流路１６の流路断面における複数の部分２８のうち流れ方向Ｆにおける下流側に位置する部分への流れの入り込み量を低減して圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

図１３は、図２等に示した仕切部２０の形状の変形例を示す断面図であり、バイパス流路１６の延在方向Ｅに沿った断面を示している。
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、バイパス流路１６における仕切部２０の上流端２０ａ（仕切部２０の前縁部）は、Ｒ形状（滑らかに湾曲した凸曲面の形状）を有していてもよい。また、バイパス流路１６における仕切部２０の下流端２０ｂ（後縁部）は、Ｒ形状を有していてもよい。図示する構成では、仕切部２０は平板状に形成されており、バイパス流路１６におけるの仕切部２０の上流端２０ａ及び下流端２０ｂの両方がＲ形状を有している。

仕切部２０の上流端２０ａがＲ形状を有しておらず角部を有している場合には、図１４に示すように、バイパス流路１６内に入り込んだ流れがスクロール流路１４側に戻る際にはく離が発生し、圧力損失が生じる。これに対し、図１３に示すように仕切部２０の上流端２０ａがＲ形状を有していると、バイパス流路１６内に入り込んだ流れがスクロール流路１４側に戻る際のはく離を抑制し、圧力損失の増大を抑制することができる。

また、仕切部２０の下流端２０ｂがＲ形状を有しておらず角部を有している場合には、図１５に示すように、バイパス弁１８の開弁時に仕切部２０の下流端２０ｂではく離が生じ、バイパス流路１６の有効流路面積及びバイパス流量が減少する可能性がある。これに対し、仕切部２０の下流端２０ｂがＲ形状を有している場合には、図１６に示すように、バイパス弁１８の開弁時における仕切部２０の下流端２０ｂでのはく離を抑制し、圧力損失の増大を抑制することができる。

図１７は、仕切部２０の配置の一例を示す模式的な断面図であり、バイパス流路１６における延在方向Ｅに沿った断面を示している。
幾つかの実施形態では、例えば図１７に示すように、バイパス流路１６の延在方向Ｅに沿った断面において、板状の仕切部２０の各々は、バイパス流路１６の上流側に向かうにつれてスクロール流路１４の下流側に向かうように、バイパス流路１６の延在方向Ｅに対して傾斜した斜め方向Ｊに沿って延在していてもよい。この場合、板状の仕切部２０の一対の板面２０ｓ１，２０ｓ２のうちバイパス流路１６の上流側の面２０ｓ１は、スクロール流路１４の上流側を向いており、複数の仕切部はルーバー上に配置されている。また、図１７に示すように、上記斜め方向Ｊ（仕切部２０の延在方向）とバイパス流路１６の延在方向Ｅとのなす角度θは、６０度以下（より好ましくは４５度以下）であってもよい。

図１７に示す構成によれば、仕切部２０を上記のように傾斜させて配置することにより、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みを効果的に抑制しつつ、入り込んだ流れが仕切部２０に沿ってスクロール流路１４に戻る際のはく離の発生を抑制することができる。また、仕切部２０の延在方向Ｊとバイパス流路１６の延在方向Ｅとのなす角度θを６０度以下とすることにより、バイパス流路１６の流路断面積の減少（バイパス流路１６のバイパス流量の減少）を抑制することができる。

図１８は、仕切部２０の配置の一例を示す模式的な断面図であり、バイパス流路１６における延在方向Ｅに沿った断面を示している。
幾つかの実施形態では、例えば図１８に示すように、バイパス流路１６に設けられたバイパス弁１８が開弁位置（全開位置）にあるときにおけるバイパス弁１８と弁座２５との間に形成される流路の流路断面積Ｓｖｏ（図１８の破線によって示された環状流路の断面積）よりも、バイパス流路１６の接続部１６ａのスロート断面積Ｓｔｈが小さくならないように、仕切部２０の各々が配置される。なお、「スロート断面積Ｓｔｈ」とは、接続部１６ａに設けられる仕切部２０が２つ以上ある場合には、図１８に示すようにバイパス流路１６と仕切部２０とに内接する最小半径の円によって規定されるスロート位置の流路断面積と、互いに隣接する仕切部２０に内接する最小半径の円によって規定されるスロート位置の流路断面積との合計を意味し、接続部１６ａに設けられる仕切部２０が１つのみの場合には、バイパス流路１６と仕切部２０とに内接する最小半径の円によって規定されるスロート位置の流路断面積の合計を意味する。

このようにＳｖｏ≦Ｓｔｈを満たすように仕切部２０の各々を配置することにより、バイパス流路１６の流路断面積の減少（バイパス流路１６のバイパス流量の減少）を抑制することができる。また、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みを効果的に抑制して、入り込んだ流れが仕切部２０に沿ってスクロール流路１４に戻る際のはく離の発生を抑制することができる。

図１９は、バイパス流路１６に対する仕切部２０の固定方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１９に示すように、仕切部２０は、スクロール流路１４を形成するケーシング３０（コンプレッサスクロール）と分離されない一部品として構成されてもよい。この場合、仕切部２０は、ケーシング３０から削り出しにより形成してもよい。これにより、仕切部２０とスクロール流路１４とを面位置に形成することができる。

図２０は、バイパス流路１６に対する仕切部２０の固定方法の他の一例を説明するための模式的な断面図である。図２１は、バイパス流路１６に対する仕切部２０の固定方法の更に他の一例を説明するための模式的な断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図２０又は図２１に示すように、仕切部２０は、スクロール流路１４を形成するケーシング３０とは別部品として構成されてもよい。この場合、例えば図２０に示すように、仕切部２０は、平板状に形成されてバイパス流路１６の流路壁面に形成されたキー溝３２に圧入されて固定されてもよいし不図示のボルトにより固定されてもよい。また、例えば図２１に示すように、仕切部２０は、スクロール流路１４の流路壁面に形成された環状溝３４にはめ込まれたスナップリング３６によって固定されてもよい。このように、スクロール流路１４を形成するケーシング３０とは別部品として仕切部２０を構成することにより、削り出し等の加工の手間を少なくすることができる。

図２２～図２５は、それぞれ、仕切部２０の配置の他の一例を示す模式的な断面図であり、バイパス流路１６の延在方向Ｅに直交する断面の一例を示している。
幾つかの実施形態では、例えば図２２～２５に示すように、バイパス流路１６の接続部１６ａには、バイパス流路１６の流路断面を複数の部分２８に仕切るように格子状に配置された複数の仕切部２０が設けられていてもよい。これにより、バイパス流路１６内で発生するスワールの半径を格子状に配置された複数の仕切部２０によって小さくし、圧力損失を効果的に低減することができる。また、この場合、格子状に配置された複数の仕切部２０は、板状ではなく網状に形成されていてもよい。これにより、網状に形成された複数の仕切部２０を流れが通過することに伴うウェークによる有効流路面積の縮小が期待できる。

幾つかの実施形態では、例えば図２２に示すように、格子状に配置された複数の仕切部２０は、互いに交差するように（図示する例では互いに直交するように）配置された２つの仕切部２０によって構成されていてもよい。図２２に示す例では、格子状に配置された２つの仕切部２０は、バイパス流路１６の流路断面を４つの部分２８に仕切っている。

幾つかの実施形態では、例えば図２３に示すように複数の仕切部２０は、互いに平行に配置された複数の第１仕切部２０Ａと、第１仕切部２０Ａの各々と交差するように（図示する例では直交するように）互いに平行に配置された複数の第２仕切部２０Ｂとを含んでいてもよい。図２３に示す例では、複数の第１仕切部２０Ａは３つの第１仕切部２０Ａからなり、複数の第２仕切部２０Ｂは３つの第２仕切部２０Ｂからなり、格子状に配置された６つの仕切部２０は、バイパス流路１６の流路断面を１６個の部分２８に仕切っている。

幾つかの実施形態では、例えば図２４に示すように、図２２に示した複数の仕切部２０のうち１つの仕切部２０は、接続口１６ａ１の位置でのスクロール流路１４の流れ方向Ｆ（図１２参照）に対して交差する方向（図示する方向では流れ方向Ｆに対して直交する方向）に沿って延在していてもよい。これにより、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みを効果的に抑制することができる。また、バイパス流路１６の流路断面における上記複数の部分２８のうち流れ方向Ｆにおける下流側に位置する部分２８への流れの入り込み量を低減して圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図２５に示すように、図２３に示した複数の第１仕切部２０Ａ又は複数の第２仕切部２０Ｂは、接続口１６ａ１の位置でのスクロール流路１４の流れ方向Ｆ（図１２参照）に対して交差する方向に沿って延在していてもよい。図２５に示す例では、複数の第２仕切部２０Ｂは、流れ方向Ｆに対して直交する方向に沿って延在している。これにより、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みを効果的に抑制することができる。また、バイパス流路１６の流路断面における上記複数の部分２８のうち流れ方向Ｆにおける下流側に位置する部分２８への流れの入り込み量を低減して圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

例えば、上述した幾つかの実施形態では、バイパス流路１６におけるスクロール流路１４との接続部１６ａに少なくとも１つの仕切部２０（少なくとも１つのスクロール側仕切部）を設けたが、例えば図２６に示すように、バイパス流路１６におけるコンプレッサ入口流路４０との接続部１６ｂに、バイパス流路１６の流路断面を複数の部分に仕切る少なくとも１つの仕切部２０（少なくとも１つのコンプレッサ入口側仕切部）を設けてもよい。バイパス流路１６におけるコンプレッサ入口流路４０との接続部１６ｂに少なくとも１つの仕切部２０を設ける場合においても、例えば図３、図８～図１１、図１３～図１７、図１９～図２５等に示した幾つかの実施形態に係る仕切部２０の構成は、「スクロール流路１４」を「コンプレッサ入口流路４０」と読み替え、「接続部１６ａ」を「接続部１６ｂ」と読み替えることで適用することができる。上記のようにバイパス流路１６におけるコンプレッサ入口流路４０との接続部１６ｂに少なくとも１つの仕切部２０を設けることにより、コンプレッサ入口流路４０からバイパス流路への流れの入り込みを効果的に抑制して、圧力損失の増大を抑制することができる。

また、幾つかの実施形態では、バイパス流路１６におけるスクロール流路１４との接続部１６ａのみに少なくとも１つの仕切部２０（少なくとも１つのスクロール側仕切部）を設けてもよいし、バイパス流路１６におけるコンプレッサ入口流路４０との接続部１６ｂのみに少なくとも１つの仕切部２０（少なくとも１つのコンプレッサ入口側仕切部）を設けてもよいし、バイパス流路１６におけるスクロール流路１４との接続部１６ａと、バイパス流路１６におけるコンプレッサ入口流路４０との接続部１６ｂと、の両方にそれぞれ少なくとも１つの仕切部２０を設けてもよい。

また、幾つかの実施形態では、接続部１６ａは、軸方向に対して傾斜した方向に沿って延在していてもよく、接続口１６ａ１の形状は扁平形状であってもよい。これにより、スクロール流路１４からバイパス流路１６への流れの入り込みを効果的に抑制することができる。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本開示に係る遠心圧縮機は、
インペラ（例えば上述のインペラ６）と、
前記インペラに空気を案内するコンプレッサ入口流路（例えば上述のコンプレッサ入口流路４０）と、
前記インペラの外周側に設けられたスクロール流路（例えば上述のスクロール流路１４）と、
前記インペラを迂回するように前記コンプレッサ入口流路と前記スクロール流路とを接続するバイパス流路（例えば上述のバイパス流路１６）と、
前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続部（例えば上述の接続部１６ａ）と、前記バイパス流路における前記コンプレッサ入口流路と接続する接続部（例えば上述の接続部１６ｂ）と、のうち少なくとも一方に、前記バイパス流路の流路断面を複数の部分（例えば上述の複数の部分２８）に仕切る少なくとも１つの仕切部（例えば上述の仕切部２０）が設けられる。

上記（１）に記載の遠心圧縮機によれば、バイパス流路への流れの入り込みが仕切部に遮られることによって抑制される。すなわち、見かけ上、バイパス流路の流路幅を小さくしたかのようにバイパス流路への流れの入り込みを抑制することができる。また、バイパス流路の流路断面が仕切部によって複数の部分に分割されるため、スワールの旋回半径が小さくなる。このため、バイパス流路に起因する圧力損失の増加を効果的に抑制することができる。また、仕切部は薄くてもバイパス流路を仕切ることができるため、バイパス流路のバイパス流量の低下を抑制することができる。また、バイパス流路の形状自体はシンプルな形状（例えば円形の断面形状）を採用することができるため、バイパス流路の形状にシンプルな形状を採用した場合には、バイパス流路を含むケーシングの製造も容易となり、製造コストの増加を抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の遠心圧縮機において、
前記少なくとも１つの仕切部は板状に形成される。

上記（２）に記載の遠心圧縮機によれば、簡素な構成でバイパス流路への流れの入り込みに起因する圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の遠心圧縮機において、
前記少なくとも１つの仕切部は、格子状に配置された複数の仕切部を含む。

上記（３）に記載の遠心圧縮機によれば、バイパス流路内で発生するスワールの半径を格子状に配置された複数の仕切部によって小さくし、圧力損失を効果的に低減することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかに記載の遠心圧縮機において、
前記バイパス流路の前記流路断面について、前記複数の部分の各々の短辺方向の流路幅をＤと定義し、
前記バイパス流路の延在方向に沿った前記仕切部の高さをＨと定義すると、
Ｈ≧０．５Ｄを満たす。

上記（４）に記載の遠心圧縮機によれば、スワールの規模は上記複数の部分の各々における短辺方向の流路幅Ｄによって制限されるため、上記のようにＨ＞０．５Ｄを満たすことにより、スワールを効果的に抑制することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかに記載の遠心圧縮機において、
前記少なくとも１つの仕切部は、前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続部に、前記バイパス流路の前記流路断面を前記複数の部分に仕切る少なくとも１つのスクロール側仕切部（例えば上述の接続部１６ａに設けられた少なくとも１つの仕切部２０）を含む。

上記（５）に記載の遠心圧縮機によれば、スクロール流路からバイパス流路への流れの入り込みが仕切部に遮られることによって抑制される。すなわち、見かけ上、バイパス流路の流路幅を小さくしたかのようにスクロール流路からバイパス流路への流れの入り込みを抑制することができる。また、バイパス流路の流路断面が仕切部によって複数の部分に分割されるため、スワールの旋回半径が小さくなる。このため、圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の遠心圧縮機において、
前記バイパス流路における前記スクロール側仕切部の上流端（例えば上述の上流端２０ａ）は、Ｒ形状を有する。

上記（６）に記載の遠心圧縮機によれば、バイパス流路内に入り込んだ流れがスクロール流路側に戻る際のはく離を抑制し、圧力損失の増大を抑制することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）に記載の遠心圧縮機において、
前記バイパス流路における前記スクロール側仕切部の下流端（例えば上述の下流端２０ｂ）は、Ｒ形状を有する。

上記（７）に記載の遠心圧縮機によれば、
バイパス弁の開弁時における仕切部の下流端でのはく離を抑制し、圧力損失の増大を抑制することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（７）の何れかに記載の遠心圧縮機において、
前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続口の直径をＱと定義し、前記バイパス流路の延在方向に沿った前記スクロール側仕切部の高さをＨと定義すると、Ｈ≧０．５Ｑを満たす。

スクロール流路からバイパス流路への流れの入り込む深さは、バイパス流路におけるスクロール流路と接続する接続口の直径Ｑと概ね同等であり、上記（８）に記載のように、Ｈ＞０．５Ｑとすることにより、スクロール流路からバイパス流路への流れの入り込みを効果的に抑制することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（８）に記載の遠心圧縮機において、
前記少なくとも１つのスクロール側仕切部は、前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続口の位置での前記スクロール流路の流れ方向に対して交差する方向に沿って延在するスクロール側仕切部を含む。

上記（９）に記載の遠心圧縮機によれば、スクロール側仕切部がスクロール流路の流れ方向に対して交差する方向に沿って延在するため、スクロール流路からバイパス流路への流れの入り込みを効果的に抑制することができる。また、バイパス流路の流路断面における上記複数の部分のうち流れ方向における下流側に位置する部分への流れの入り込み量を低減して圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（９）の何れかに記載の遠心圧縮機において、
前記スクロール側仕切部は、前記バイパス流路の上流側に向かうにつれて前記スクロール流路の下流側に向かうように、前記バイパス流路の延在方向に対して傾斜した斜め方向に沿って延在する。

上記（１０）に記載の遠心圧縮機によれば、スクロール側仕切部を上記のように傾斜させることにより、スクロール流路からバイパス流路への流れの入り込みを効果的に抑制しつつ、入り込んだ流れがスクロール側仕切部に沿ってスクロール流路に戻る際のはく離の発生を抑制することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載の遠心圧縮機において、
前記斜め方向と前記バイパス流路の延在方向とのなす角度（例えば上述の角度θ）は、６０度以下である。

上記（１１）に記載の遠心圧縮機によれば、バイパス流路の流路断面積の減少（バイパス流路のバイパス流量の減少）を抑制しつつ上記（１０）に記載の効果を得ることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）に記載の遠心圧縮機において、
前記バイパス流路に設けられたバイパス弁が開弁位置にあるときにおける前記バイパス弁と弁座との間に形成される流路の流路断面積（例えば上述の流路断面積Ｓｖｏ）よりも前記バイパス流路の前記接続部のスロート断面積（例えば上述のスロート断面積Ｓｔｈ）が小さくならないように、前記スクロール側仕切部が配置される。

上記（１２）に記載の遠心圧縮機によれば、バイパス流路の流路断面積の減少（バイパス流路のバイパス流量の減少）を抑制しつつ上記（１０）に記載の効果を得ることができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（１２）の何れかに記載の遠心圧縮機において、
前記スクロール流路を形成するケーシング（例えば上述のケーシング３０）と前記スクロール側仕切部とは別部品である。

上記（１３）に記載の遠心圧縮機によれば、スクロール流路を形成するコンプレッサスクロールとは別部品として仕切部を構成することにより、例えば削り出し等の加工の手間を少なくすることができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１３）の何れかに記載の遠心圧縮機において、
前記少なくとも１つの仕切部は、前記バイパス流路における前記コンプレッサ入口流路と接続する接続部（例えば上述の接続部１６ｂ）に、前記バイパス流路の前記流路断面を前記複数の部分に仕切る少なくとも１つの入口流路側仕切部（例えば上述の接続部１６ｂに設けられた少なくとも１つの仕切部２０）を含む。

上記（１４）に記載の遠心圧縮機によれば、コンプレッサ入口流路からバイパス流路への流れの入り込みが仕切部に遮られることによって抑制される。すなわち、見かけ上、バイパス流路の流路幅を小さくしたかのようにコンプレッサ入口流路からバイパス流路への流れの入り込みを抑制することができる。また、バイパス流路の流路断面が仕切部によって複数の部分に分割されるため、スワールの旋回半径が小さくなる。このため、圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

（１５）本開示の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャ（例えば上述のターボチャージャ２）は、
上記（１）乃至（１４）の何れかに記載の遠心圧縮機（例えば上述の遠心圧縮機４）と、
前記遠心圧縮機に連結されたタービン（例えば上述のタービン１２）と、
を備える。

上記（１５）に記載のターボチャージャによれば、上記（１）乃至（１４）の何れかに記載の遠心圧縮機を備えるため、圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。また、バイパス流路の形状自体はシンプルな形状（例えば円形の断面形状）を採用することができるため、バイパス流路の形状にシンプルな形状を採用した場合には、バイパス流路を形成するケーシングの製造も容易となり、製造コストの増加を抑制することができる。

２ ターボチャージャ
４ 遠心圧縮機
６ インペラ
８ 回転軸
１０ タービンホイール
１２ タービン
１４ スクロール流路
１６ バイパス流路
１６ａ 接続部
１６ａ１ 接続口
１６ｂ 接続部
１６ｃ 弁体収容部
１８ バイパス弁
１９ アクチュエータ
２０ 仕切部
２０ａ 上流端
２０ｂ 下流端
２０ｓ１，２０ｓ２ 板面
２２ 弁ポート
２４ 弁体
２５ 弁座
２８ 部分
３０ ケーシング
３２ キー溝
３４ 溝
３６ スナップリング
３８ 出口管
４０ コンプレッサ入口流路
４２ ディフューザ流路

Claims (15)

1. インペラと、
   前記インペラに空気を案内するコンプレッサ入口流路と、
   前記インペラの外周側に設けられたスクロール流路と、
   前記インペラを迂回するように前記コンプレッサ入口流路と前記スクロール流路とを接続するバイパス流路と、
   を備え、
   前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続部と、前記バイパス流路における前記コンプレッサ入口流路と接続する接続部と、のうち少なくとも一方に、前記バイパス流路の流路断面を複数の部分に仕切る少なくとも１つの仕切部が設けられた、遠心圧縮機。
2. 前記少なくとも１つの仕切部は板状に形成された、請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記少なくとも１つの仕切部は、格子状に配置された複数の仕切部を含む、請求項１又は２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記バイパス流路の前記流路断面における前記複数の部分の各々の短辺方向の流路幅をＤと定義し、
   前記バイパス流路の延在方向に沿った前記仕切部の高さをＨと定義すると、
   Ｈ≧０．５Ｄを満たす、請求項１乃至３の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
5. 前記少なくとも１つの仕切部は、前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続部に、前記バイパス流路の前記流路断面を前記複数の部分に仕切る少なくとも１つのスクロール側仕切部を含む、請求項１乃至４の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
6. 前記バイパス流路における前記スクロール側仕切部の上流端は、Ｒ形状を有する、請求項５に記載の遠心圧縮機。
7. 前記バイパス流路における前記スクロール側仕切部の下流端は、Ｒ形状を有する、請求項５又は６に記載の遠心圧縮機。
8. 前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続口の直径をＱと定義し、前記バイパス流路の延在方向に沿った前記スクロール側仕切部の高さをＨと定義すると、Ｈ≧０．５Ｑを満たす、請求項５乃至７の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
9. 前記少なくとも１つのスクロール側仕切部は、前記バイパス流路における前記スクロール流路と接続する接続口の位置での前記スクロール流路の流れ方向に対して交差する方向に沿って延在するスクロール側仕切部を含む、請求項５乃至８の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
10. 前記スクロール側仕切部は、前記バイパス流路の上流側に向かうにつれて前記スクロール流路の下流側に向かうように、前記バイパス流路の延在方向に対して傾斜した斜め方向に沿って延在する、請求項５乃至９の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
11. 前記斜め方向と前記バイパス流路の延在方向とのなす角度は、６０度以下である、請求項１０に記載の遠心圧縮機。
12. 前記バイパス流路に設けられたバイパス弁が開弁位置にあるときにおける前記バイパス弁と弁座との間に形成される流路の流路断面積よりも前記バイパス流路の前記接続部のスロート断面積が小さくならないように、前記スクロール側仕切部が配置された、請求項１０又は１１に記載の遠心圧縮機。
13. 前記スクロール流路を形成するケーシングと前記スクロール側仕切部とは別部品である、請求項５乃至１２の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
14. 前記少なくとも１つの仕切部は、前記バイパス流路における前記コンプレッサ入口流路と接続する接続部に、前記バイパス流路の前記流路断面を前記複数の部分に仕切る少なくとも１つのコンプレッサ入口側仕切部を含む、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の遠心圧縮機。
15. 請求項１乃至１４の何れか１項に記載の遠心圧縮機と、
    前記遠心圧縮機に連結されたタービンと、
    を備える、ターボチャージャ。

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