JP7371760B2 - 遠心圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、遠心圧縮機に関する。本出願は２０２０年２月２７日に提出された日本特許出願第２０２０－３１８３８号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

遠心圧縮機は、吸気流路が形成されたコンプレッサハウジングを備える。吸気流路には、コンプレッサインペラが配される。コンプレッサインペラに流入する空気の流量が減少すると、コンプレッサインペラで圧縮された空気が吸気流路を逆流し、サージングと呼ばれる現象が発生する。

特許文献１には、コンプレッサハウジングに絞り機構を設ける遠心圧縮機について開示がある。絞り機構は、コンプレッサインペラに対し、吸気の上流側に配される。絞り機構は、可動部材を備える。可動部材は、吸気流路内に突出する突出位置と、吸気流路から退避する退避位置とに移動可能に構成される。絞り機構は、可動部材を吸気流路内に突出させることで、吸気流路の流路断面積を小さくする。可動部材が吸気流路内に突出すると、吸気流路内を逆流する空気は、可動部材により堰き止められる。吸気流路内を逆流する空気が堰き止められることで、サージングが抑制される。

欧州特許出願公開第３５３０９５４号明細書

特許文献１の可動部材では、コンプレッサインペラと対向する面において、吸気流路内に突出する領域に溝が形成される。この溝には、サージング発生時に吸気流路内を逆流する空気が流入する。逆流する空気が溝に流入すると、圧損が生じ、コンプレッサ効率を低下させる要因となる。

本開示の目的は、コンプレッサ効率の低下を抑制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、吸気流路を有するハウジングと、吸気流路に配されるコンプレッサインペラと、コンプレッサインペラよりも吸気の上流側に配される可動部材と、可動部材のうち吸気の下流側の面以外に形成された溝と、を備え、可動部材は、コンプレッサインペラの軸方向または径方向において、互いに対向しかつ溝を画定する、一対の面を含む。

溝は、可動部材のうち吸気の上流側の面に形成されてもよい。

溝は、可動部材のうち径方向外側の面に形成されてもよい。

溝は、コンプレッサインペラの周方向に延在してもよい。

本開示によれば、コンプレッサ効率の低下を抑制することができる。

図１は、過給機の概略断面図である。 図２は、図１の破線部分の抽出図である。 図３は、リンク機構を構成する部材の分解斜視図である。 図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図５は、リンク機構の動作を説明するための第１の図である。 図６は、リンク機構の動作を説明するための第２の図である。 図７は、リンク機構の動作を説明するための第３の図である。 図８は、本実施形態にかかる第２可動部材の概略斜視図である。 図９は、突出位置状態における第２可動部材の湾曲部の概略断面図である。 図１０は、変形例にかかる第２可動部材の概略斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一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、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１００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は、後述するタービンインペラ８により駆動されるものとして説明する。ただし、これに限定されず、遠心圧縮機ＣＣは、不図示のエンジンにより駆動されてもよいし、不図示の電動機（モータ）により駆動されてもよい。このように、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２と、タービンハウジング４と、コンプレッサハウジング（ハウジング）１００と、リンク機構２００とを含む。リンク機構２００の詳細については、後述する。ベアリングハウジング２の左側には、締結ボルト３によってタービンハウジング４が連結される。ベアリングハウジング２の右側には、締結ボルト５によってコンプレッサハウジング１００が連結される。

ベアリングハウジング２には、収容孔２ａが形成される。収容孔２ａは、ベアリングハウジング２を過給機ＴＣの左右方向に貫通する。収容孔２ａには、軸受６が配される。図１では、軸受６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６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。収容孔２ａには、シャフト７の一部が配される。シャフト７は、軸受６によって回転可能に支持される。シャフト７の左端部には、タービンインペラ８が設けられる。タービンインペラ８は、タービンハウジング４内に回転可能に収容される。シャフト７の右端部には、コンプレッサインペラ９が設けられる。コンプレッサインペラ９は、コンプレッサハウジング１００内に回転可能に収容される。

コンプレッサハウジング１００には、吸気口１０が形成される。吸気口１０は、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口１０は、不図示のエアクリーナに接続される。ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング１００の間には、ディフューザ流路１１が形成される。ディフューザ流路１１は、空気を加圧する。ディフューザ流路１１は、シャフト７（コンプレッサインペラ９）の径方向（以下、単に径方向という）の内側から外側に向けて環状に形成される。ディフューザ流路１１は、径方向の内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。

また、コンプレッサハウジング１００には、コンプレッサスクロール流路１２が形成される。コンプレッサスクロール流路１２は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路１２は、例えば、コンプレッサインペラ９よりも径方向の外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１２は、不図示のエンジンの吸気口、および、ディフューザ流路１１と連通している。コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング１００内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ９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１１およびコンプレッサスクロール流路１２で加圧される。加圧された空気は、不図示の吐出口から流出し、エンジンの吸気口に導かれる。

このように、過給機ＴＣは、遠心圧縮機（コンプレッサ）ＣＣを備える。遠心圧縮機ＣＣは、コンプレッサハウジング１００と、コンプレッサインペラ９と、後述するリンク機構２００とを含む。

タービンハウジング４には、排気口１３が形成される。排気口１３は、過給機ＴＣの左側に開口する。排気口１３は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。タービンハウジング４には、連通流路１４と、タービンスクロール流路１５とが形成される。タービンスクロール流路１５は、タービンインペラ８よりも径方向の外側に位置する。連通流路１４は、タービンインペラ８とタービンスクロール流路１５との間に位置する。

タービンスクロール流路１５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。連通流路１４は、タービンスクロール流路１５と排気口１３とを接続する。ガス流入口からタービンスクロール流路１５に導かれた排気ガスは、連通流路１４およびタービンインペラ８の翼間を介して排気口１３に導かれる。排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させる。

タービンインペラ８の回転力は、シャフト７を介してコンプレッサインペラ９に伝達される。上記のとおりに、空気は、コンプレッサインペラ９の回転力によって加圧されて、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、コンプレッサハウジング１００は、第１ハウジング部材１１０と、第２ハウジング部材１２０とを含む。第１ハウジング部材１１０は、第２ハウジング部材１２０よりも、図２中、右側（ベアリングハウジング２から離隔する側）に位置する。第２ハウジング部材１２０は、ベアリングハウジング２に接続される。第１ハウジング部材１１０は、第２ハウジング部材１２０に接続される。

第１ハウジング部材１１０は、大凡円筒形状である。第１ハウジング部材１１０には、貫通孔１１１が形成される。第１ハウジング部材１１０は、第２ハウジング部材１２０と近接（接続）する側に端面１１２を有する。また、第１ハウジング部材１１０は、第２ハウジング部材１２０から離隔する側に端面１１３を有する。端面１１３には、吸気口１０が形成される。貫通孔１１１は、シャフト７（コンプレッサインペラ９）の回転軸方向（以下、単に回転軸方向という）に沿って、端面１１２から端面１１３（吸気口１０）まで延在する。つまり、貫通孔１１１は、第１ハウジング部材１１０を回転軸方向に貫通している。貫通孔１１１は、端面１１３において吸気口１０を有する。

貫通孔１１１は、平行部１１１ａと、縮径部１１１ｂとを有する。平行部１１１ａは、縮径部１１１ｂよりも端面１１３側に位置する。平行部１１１ａの内径は、回転軸方向に亘って大凡一定である。縮径部１１１ｂは、平行部１１１ａよりも端面１１２側に位置する。縮径部１１１ｂは、平行部１１１ａと連続する。縮径部１１１ｂの平行部１１１ａと連続する部位の内径は、平行部１１１ａの内径と大凡等しい。縮径部１１１ｂの内径は、平行部１１１ａから離隔するほど（端面１１２に近づくほど）、小さくなる。

端面１１２には、切り欠き部１１２ａが形成される。切り欠き部１１２ａは、端面１１２から端面１１３側に窪む。切り欠き部１１２ａは、端面１１２の外周部に形成される。切り欠き部１１２ａは、回転軸方向から見たとき、例えば大凡環状である。

また、端面１１２には、収容室ＡＣが形成される。収容室ＡＣは、第１ハウジング部材１１０のうちコンプレッサインペラ９の羽根の前縁端（リーディングエッジ）ＬＥよりも吸気口１０側に形成される。収容室ＡＣは、後述する収容溝１１２ｂ、軸受穴１１２ｄ、収容穴１１５を含む。

収容溝１１２ｂは、端面１１２に形成される。収容溝１１２ｂは、切り欠き部１１２ａと貫通孔１１１との間に位置する。収容溝１１２ｂは、端面１１２から端面１１３側に窪む。収容溝１１２ｂは、回転軸方向から見たとき、例えば大凡環状である。収容溝１１２ｂは、径方向内側において貫通孔１１１と連通する。

収容溝１１２ｂのうち端面１１３側の壁面（収容室対向面）１１２ｃには、軸受穴１１２ｄが形成される。軸受穴１１２ｄは、壁面１１２ｃから端面１１３側に向かって回転軸方向に延在する。軸受穴１１２ｄは、シャフト７（コンプレッサインペラ９）の回転方向（以下、単に回転方向、周方向という）に離隔して２つ設けられる。２つの軸受穴１１２ｄは、回転方向に１８０度ずれた位置に配されている。

第２ハウジング部材１２０には、貫通孔１２１が形成される。第２ハウジング部材１２０は、第１ハウジング部材１１０と近接（接続）する側に端面１２２を有する。また、第２ハウジング部材１２０は、第１ハウジング部材１１０から離隔する側（ベアリングハウジング２と接続する側）に端面１２３を有する。貫通孔１２１は、回転軸方向に沿って、端面１２２から端面１２３まで延在する。つまり、貫通孔１２１は、第２ハウジング部材１２０を回転軸方向に貫通する。

貫通孔１２１のうち端面１２２側の端部の内径は、貫通孔１１１のうち端面１１２側の端部の内径と大凡等しい。貫通孔１２１の内壁には、シュラウド部１２１ａが形成される。シュラウド部１２１ａは、コンプレッサインペラ９に対して径方向の外側から対向する。コンプレッサインペラ９の外径は、コンプレッサインペラ９の羽根の前縁端（リーディングエッジ）ＬＥから離隔するほど大きくなる。シュラウド部１２１ａの内径は、端面１２２から離隔するほど（端面１２３に近接するほど）大きくなる。

端面１２２には、収容溝１２２ａが形成される。収容溝１２２ａは、端面１２２から端面１２３側に窪む。収容溝１２２ａは、回転軸方向から見たとき、例えば大凡環状である。収容溝１２２ａには、第１ハウジング部材１１０が挿入される。収容溝１２２ａのうち端面１２３側の壁面１２２ｂに、第１ハウジング部材１１０の端面１１２が当接する。第１ハウジング部材１１０（壁面１１２ｃ）と第２ハウジング部材１２０（壁面１２２ｂ）との間には、収容室ＡＣが形成される。

第１ハウジング部材１１０の貫通孔１１１と、第２ハウジング部材１２０の貫通孔１２１によって、吸気流路１３０が形成される。つまり、吸気流路１３０は、コンプレッサハウジング１００に形成される。吸気流路１３０は、不図示のエアクリーナから吸気口１０を介してディフューザ流路１１まで延在する。吸気流路１３０のエアクリーナ側（吸気口１０側）を吸気の上流側とし、吸気流路１３０のディフューザ流路１１側を吸気の下流側とする。

コンプレッサインペラ９は、吸気流路１３０に配される。吸気流路１３０（貫通孔１１１、１２１）の回転軸方向に垂直な断面形状は、例えば、コンプレッサインペラ９の回転軸を中心とする円形である。ただし、吸気流路１３０の断面形状は、これに限定されず、例えば、楕円形状であってもよい。

第１ハウジング部材１１０の切り欠き部１１２ａには、不図示のシール材が配される。シール材により、第１ハウジング部材１１０と第２ハウジング部材１２０との隙間を流通する空気の流量が抑制される。ただし、切り欠き部１１２ａおよびシール材の構成は、必須ではない。

図３は、リンク機構２００を構成する部材の分解斜視図である。図３では、コンプレッサハウジング１００のうち、第１ハウジング部材１１０のみが示される。図３に示すように、リンク機構２００は、第１ハウジング部材１１０、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０、連結部材２３０、ロッド２４０を含む。リンク機構２００は、回転軸方向において、コンプレッサインペラ９より吸気流路１３０の吸気口１０側（上流側）に配される。

第１可動部材２１０は、収容溝１１２ｂ（収容室ＡＣ）に配される。具体的には、第１可動部材２１０は、回転軸方向において、収容溝１１２ｂの壁面１１２ｃと、収容溝１２２ａの壁面１２２ｂ（図２参照）との間に配される。

第１可動部材２１０は、吸気上流面Ｓ１と、吸気下流面Ｓ２と、径方向外面Ｓ３と、径方向内面Ｓ４とを有する。吸気上流面Ｓ１は、第１可動部材２１０のうち吸気の上流側（吸気流路１３０の上流側）の面である。吸気下流面Ｓ２は、第１可動部材２１０のうち吸気の下流側（吸気流路１３０下流側）の面である。径方向外面Ｓ３は、第１可動部材２１０のうちコンプレッサインペラ９（図２参照）の径方向外側の面である。径方向内面Ｓ４は、第１可動部材２１０のうちコンプレッサインペラ９の径方向内側の面である。

第１可動部材２１０は、本体部Ｂ１を有する。本体部Ｂ１は、湾曲部２１１と、アーム部２１２とを含む。湾曲部２１１は、コンプレッサインペラ９の周方向に延在する。湾曲部２１１は、大凡半円弧形状である。湾曲部２１１のうち、周方向の第１端面２１１ａおよび第２端面２１１ｂは、径方向および回転軸方向に平行に延在する。ただし、第１端面２１１ａおよび第２端面２１１ｂは、径方向および回転軸方向に対し、傾斜していてもよい。

湾曲部２１１の第１端面２１１ａ側には、アーム部２１２が設けられる。アーム部２１２は、湾曲部２１１の径方向外面Ｓ３から径方向の外側に延在する。また、アーム部２１２は、径方向に対して傾斜する方向（第２可動部材２２０側）に延在する。

第２可動部材２２０は、収容溝１１２ｂ（収容室ＡＣ）に配される。具体的には、第２可動部材２２０は、回転軸方向において、収容溝１１２ｂの壁面１１２ｃと、収容溝１２２ａの壁面１２２ｂ（図２参照）との間に配される。

第２可動部材２２０は、吸気上流面Ｓ１と、吸気下流面Ｓ２と、径方向外面Ｓ３と、径方向内面Ｓ４とを有する。吸気上流面Ｓ１は、第２可動部材２２０のうち吸気の上流側（吸気流路１３０の上流側）の面である。吸気下流面Ｓ２は、第２可動部材２２０のうち吸気の下流側（吸気流路１３０下流側）の面である。径方向外面Ｓ３は、第２可動部材２２０のうちコンプレッサインペラ９（図２参照）の径方向外側の面である。径方向内面Ｓ４は、第２可動部材２２０のうちコンプレッサインペラ９の径方向内側の面である。

第２可動部材２２０は、本体部Ｂ２を有する。本体部Ｂ２は、湾曲部２２１と、アーム部２２２とを含む。湾曲部２２１は、コンプレッサインペラ９の周方向に延在する。湾曲部２２１は、大凡半円弧形状である。湾曲部２２１のうち、周方向の第１端面２２１ａおよび第２端面２２１ｂは、径方向および回転軸方向に平行に延在する。ただし、第１端面２２１ａおよび第２端面２２１ｂは、径方向および回転軸方向に対し、傾斜していてもよい。

湾曲部２２１の第１端面２２１ａ側には、アーム部２２２が設けられる。アーム部２２２は、湾曲部２２１の径方向外面Ｓ３から径方向の外側に延在する。また、アーム部２２２は、径方向に対して傾斜する方向（第１可動部材２１０側）に延在する。

湾曲部２１１は、湾曲部２２１とコンプレッサインペラ９の回転中心（吸気流路１３０）を挟んで対向する。湾曲部２１１の第１端面２１１ａは、湾曲部２２１の第２端面２２１ｂと周方向に対向する。湾曲部２１１の第２端面２１１ｂは、湾曲部２２１の第１端面２２１ａと周方向に対向する。第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、詳しくは後述するように、湾曲部２１１、２２１が径方向に移動可能に構成される。

連結部材２３０は、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０と連結する。連結部材２３０は、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０よりも吸気口１０側に位置する。連結部材２３０は、大凡円弧形状である。連結部材２３０の周方向における一端側に第１軸受穴２３１が形成され、他端側に第２軸受穴２３２が形成される。第１軸受穴２３１および第２軸受穴２３２は、連結部材２３０のうち、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０側の端面２３３に開口する。第１軸受穴２３１および第２軸受穴２３２は、回転軸方向に延在する。ここでは、第１軸受穴２３１および第２軸受穴２３２は、非貫通の穴で構成される。ただし、第１軸受穴２３１および第２軸受穴２３２は、連結部材２３０を回転軸方向に貫通してもよい。

連結部材２３０の第１軸受穴２３１と第２軸受穴２３２の間に、ロッド接続部２３４が形成される。ロッド接続部２３４は、連結部材２３０のうち、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０と反対側の端面２３５に形成される。ロッド接続部２３４は、端面２３５から回転軸方向に突出する。ロッド接続部２３４は、例えば、大凡円柱形状である。

ロッド２４０は、大凡円柱形状である。ロッド２４０の一端部に平面部２４１が形成され、他端部に連結部２４３が形成される。平面部２４１は、回転軸方向に大凡垂直な面方向に延在する。平面部２４１には、軸受穴２４２が開口する。軸受穴２４２は、回転軸方向に延在する。連結部２４３は、連結孔２４３ａを有する。連結部２４３（連結孔２４３ａ）には、後述するアクチュエータが連結される。軸受穴２４２は、例えば、回転軸方向およびロッド２４０の軸方向に垂直な方向の長さが、ロッド２４０の軸方向の長さよりも長い長穴であってもよい。

ロッド２４０の平面部２４１と連結部２４３の間に、ロッド大径部２４４と、２つのロッド小径部２４５とが形成される。ロッド大径部２４４は、２つのロッド小径部２４５の間に配される。２つのロッド小径部２４５のうち平面部２４１側のロッド小径部２４５は、ロッド大径部２４４と平面部２４１とを接続する。２つのロッド小径部２４５のうち連結部２４３側のロッド小径部２４５は、ロッド大径部２４４と連結部２４３とを接続する。ロッド大径部２４４の外径は、２つのロッド小径部２４５の外径よりも大きい。

第１ハウジング部材１１０には、挿通穴１１４が形成される。挿通穴１１４の一端１１４ａは、第１ハウジング部材１１０の外部に開口する。挿通穴１１４は、例えば、回転軸方向に垂直な方向に延在する。挿通穴１１４は、貫通孔１１１（吸気流路１３０）よりも径方向の外側に位置する。挿通穴１１４には、ロッド２４０の平面部２４１側が挿通される。ロッド大径部２４４は、挿通穴１１４の内壁面によってガイドされる。ロッド２４０は、挿通穴１１４の中心軸方向（ロッド２４０の中心軸方向）以外の移動が規制される。

第１ハウジング部材１１０には、収容穴１１５が形成される。収容穴１１５は、収容溝１１２ｂの壁面１１２ｃに開口する。収容穴１１５は、壁面１１２ｃから吸気口１０側に窪む。収容穴１１５は、挿通穴１１４よりも吸気口１０から離隔する側（第２ハウジング部材１２０側）に位置する。収容穴１１５は、回転軸方向から見たとき、大凡円弧形状である。収容穴１１５は、連結部材２３０よりも周方向に長く延在する。収容穴１１５は、軸受穴１１２ｄから周方向に離隔する。

第１ハウジング部材１１０には、連通孔１１６が形成される。連通孔１１６は、挿通穴１１４と収容穴１１５とを接続する。連通孔１１６は、収容穴１１５のうち、周方向の大凡中間部分に形成される。連通孔１１６は、例えば、挿通穴１１４の延在方向に大凡平行に延在する長孔である。連通孔１１６の長手方向（延在方向）の幅は、短手方向（延在方向と垂直な方向）の幅よりも大きい。挿通穴１１４の短手方向の幅は、連結部材２３０のロッド接続部２３４の外径よりも大きい。

連結部材２３０は、収容穴１１５（収容室ＡＣ）に収容される。このように、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０、連結部材２３０は、第１ハウジング部材１１０に形成された収容室ＡＣ内に配される。収容穴１１５は、連結部材２３０よりも周方向の長さが長く、径方向の幅も大きい。そのため、連結部材２３０は、収容穴１１５の内部で、回転軸方向に垂直な面方向への移動が許容される。

ロッド接続部２３４は、連通孔１１６から挿通穴１１４に挿通される。挿通穴１１４には、ロッド２４０の平面部２４１が挿通されている。平面部２４１の軸受穴２４２は、連通孔１１６に対向している。ロッド接続部２３４は、軸受穴２４２に挿通される（接続される）。ロッド接続部２３４は、軸受穴２４２に支持される。

図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。図４に破線で示すように、第１可動部材２１０は、連結軸部２１３および回転軸部２１４を有する。連結軸部２１３および回転軸部２１４は、第１可動部材２１０のうち、壁面１１２ｃと対向する吸気上流面Ｓ１（図２参照）から、回転軸方向に突出する。連結軸部２１３および回転軸部２１４は、図４中、奥側に延在する。回転軸部２１４は、連結軸部２１３と平行に延在する。連結軸部２１３および回転軸部２１４は、大凡円柱形状である。

連結軸部２１３の外径は、連結部材２３０の第１軸受穴２３１の内径よりも小さい。連結軸部２１３は、第１軸受穴２３１に挿通される。連結軸部２１３は、第１軸受穴２３１に回転可能に支持される。回転軸部２１４の外径は、第１ハウジング部材１１０の軸受穴１１２ｄの内径よりも小さい。回転軸部２１４は、２つの軸受穴１１２ｄのうち鉛直上側（ロッド２４０に近接する側）の軸受穴１１２ｄに挿通される。回転軸部２１４は、軸受穴１１２ｄに回転可能に支持される。

第２可動部材２２０は、連結軸部２２３および回転軸部２２４を有する。連結軸部２２３および回転軸部２２４は、第２可動部材２２０のうち、壁面１１２ｃと対向する吸気上流面Ｓ１（図２参照）から、回転軸方向に突出する。連結軸部２２３および回転軸部２２４は、図４中、奥側に延在する。回転軸部２２４は、連結軸部２２３と平行に延在する。連結軸部２２３および回転軸部２２４は、大凡円柱形状である。

連結軸部２２３の外径は、連結部材２３０の第２軸受穴２３２の内径よりも小さい。連結軸部２２３は、第２軸受穴２３２に挿通される。連結軸部２２３は、第２軸受穴２３２に回転可能に支持される。回転軸部２２４の外径は、第１ハウジング部材１１０の軸受穴１１２ｄの内径よりも小さい。回転軸部２２４は、２つの軸受穴１１２ｄのうち鉛直下側（ロッド２４０から離隔する側）の軸受穴１１２ｄに挿通される。回転軸部２２４は、軸受穴１１２ｄに回転可能に支持される。

このように、リンク機構２００は、４節リンク機構により構成される。４つのリンク（節）は、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０、第１ハウジング部材１１０、連結部材２３０である。リンク機構２００が、４節リンク機構により構成されることから、リンク機構２００は、限定連鎖となり１自由度であって制御が容易である。

図５は、リンク機構２００の動作を説明するための第１の図である。以下の図５、図６、図７では、リンク機構２００を吸気口１０側から見た図が示される。図５に示すように、ロッド２４０の連結部２４３には、アクチュエータ２５０の駆動シャフト２５１の端部が連結される。

図５に示す配置では、第１可動部材２１０と第２可動部材２２０は、互いに当接する。図２および図４に示すように、第１可動部材２１０のうち、径方向の内側の部位である突出部２１５は、吸気流路１３０内に突出（露出）する。第２可動部材２２０のうち、径方向の内側の部位である突出部２２５は、吸気流路１３０内に突出（露出）する。この状態における第１可動部材２１０、第２可動部材２２０の位置を、突出位置（あるいは絞り位置）という。

図５に示すように、突出位置では、突出部２１５のうち、周方向の端部２１５ａ、２１５ｂは、突出部２２５のうち、周方向の端部２２５ａ、２２５ｂとそれぞれ当接する。突出部２１５と突出部２２５によって環状孔２６０が形成される。環状孔２６０の内径は、突出部２１５、２２５が突出する位置における吸気流路１３０の内径よりも小さい。環状孔２６０の内径は、例えば、吸気流路１３０のいずれの位置の内径よりも小さい。

図６は、リンク機構２００の動作を説明するための第２の図である。図７は、リンク機構２００の動作を説明するための第３の図である。アクチュエータ２５０は、回転軸方向と交差する方向（図６、図７中、上下方向）にロッド２４０を直動させる。図６および図７では、ロッド２４０は、図５に示す位置から上側に移動する。図６の配置よりも図７の配置の方が、図５の配置に対するロッド２４０の移動量が大きい。

ロッド２４０が移動すると、連結部材２３０は、ロッド接続部２３４を介して、図６、図７中、上側に移動する。このとき、連結部材２３０は、ロッド接続部２３４を回転中心とする回転が許容される。また、ロッド接続部２３４の外径に対し、ロッド２４０の軸受穴２４２の内径は、僅かに遊びを有する。そのため、連結部材２３０は、回転軸方向に垂直な面方向の移動が僅かに許容される。

上述したように、リンク機構２００は、４節リンク機構である。連結部材２３０、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、第１ハウジング部材１１０に対して、１自由度の挙動を示す。具体的には、連結部材２３０は、上記の許容範囲内で、図６、図７中、反時計回りに僅かに回転しつつ、左右方向に僅かに揺れ動く。

第１可動部材２１０のうち、回転軸部２１４は、第１ハウジング部材１１０に支持される。回転軸部２１４は、回転軸方向に垂直な面方向の移動が規制される。連結軸部２１３は、連結部材２３０に支持される。連結部材２３０の移動が許容されることから、連結軸部２１３は、回転軸方向に垂直な面方向に移動可能に設けられる。その結果、連結部材２３０の移動に伴って、第１可動部材２１０は、回転軸部２１４を回転中心として、図６、図７中、時計回り方向に回転する。

同様に、第２可動部材２２０のうち、回転軸部２２４は、第１ハウジング部材１１０に支持される。回転軸部２２４は、回転軸方向に垂直な面方向の移動が規制される。連結軸部２２３は、連結部材２３０に支持される。連結部材２３０の移動が許容されることから、連結軸部２２３は、回転軸方向に垂直な面方向へ移動可能に設けられる。その結果、連結部材２３０の移動に伴って、第２可動部材２２０は、回転軸部２２４を回転中心として、図６、図７中、時計回り方向に回転する。

こうして、第１可動部材２１０と第２可動部材２２０は、図６、図７の順に、互いに離隔する方向に移動する。突出部２１５、２２５は、突出位置よりも径方向の外側に移動する（退避位置）。退避位置では、例えば、突出部２１５、２２５は、吸気流路１３０の内壁面と面一となるか、吸気流路１３０の内壁面よりも径方向の外側に位置する。退避位置から突出位置に移動するときは、図７、図６、図５の順に、第１可動部材２１０と第２可動部材２２０が互いに近づいて当接する。このように、第１可動部材２１０、第２可動部材２２０は、回転軸部２１４、２２４を回転中心とする回転角度に応じて、突出位置と退避位置とに切り替わる。

このように、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０が吸気流路１３０内に突出する突出位置と、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０が吸気流路１３０内に露出（突出）しない退避位置とに移動可能に構成される。本実施形態では、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、コンプレッサインペラ９の径方向に移動する。ただし、これに限定されず、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、コンプレッサインペラ９の回転軸周り（周方向）に回転してもよい。例えば、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、２以上の羽根を有するシャッター羽根であってもよい。

第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、退避位置に位置するとき（以下、退避位置状態ともいう）、吸気流路１３０内に突出しないため、吸気流路１３０を流れる吸気（空気）の圧損を小さくすることができる。

また、図２に示すように、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０では、突出位置において、突出部２１５、２２５が吸気流路１３０内に配される。第１可動部材２１０および第２可動部材２２０が突出位置に位置すると、吸気流路１３０の流路断面積が小さくなる。

コンプレッサインペラ９に流入する空気の流量が減少するに従い、コンプレッサインペラ９で圧縮された空気が吸気流路１３０を逆流する（すなわち、下流側から上流側に向かって空気が流れる）場合がある。

図２に示すように、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０が突出位置に位置するとき（以下、突出位置状態ともいう）、突出部２１５、２２５は、コンプレッサインペラ９の前縁端ＬＥの最外径端よりも径方向内側に位置する。これにより、吸気流路１３０内を逆流する空気は、突出部２１５、２２５に堰き止められる。したがって、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、吸気流路１３０内の空気の逆流を抑制することができる。

また、吸気流路１３０の流路断面積が小さくなることから、コンプレッサインペラ９に流入する空気の流速が増大する。その結果、遠心圧縮機ＣＣのサージングの発生を抑制することができる。つまり、本実施形態の遠心圧縮機ＣＣは、突出位置状態を形成することにより、遠心圧縮機ＣＣの作動領域を小流量側に拡大することができる。

このように、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、吸気流路１３０を絞る絞り部材として構成される。つまり、本実施形態において、リンク機構２００は、吸気流路１３０を絞る絞り機構として構成される。第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、リンク機構２００が駆動されることで、吸気流路１３０の流路断面積を変化させることができる。

リンク機構２００の軽量化のため、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、樹脂材料で形成される場合がある。第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、例えば、射出成型により成型される。第１可動部材２１０および第２可動部材２２０を射出成型により成型すると、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０にヒケ（窪み）や反りが生じる場合がある。第１可動部材２１０および第２可動部材２２０にヒケや反りが生じた場合、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０が他の部材や壁面と干渉して作動不良に繋がるおそれがある。

そこで、本実施形態のリンク機構２００は、図４中、一点鎖線で示すように第１可動部材２１０に溝３１０を備える。また、リンク機構２００は、第２可動部材２２０に溝３２０を備える。本実施形態では、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、樹脂材料で形成される。溝３１０、３２０は、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０の射出成型時に形成される。

図８は、本実施形態にかかる第２可動部材２２０の概略斜視図である。図８に示すように、第２可動部材２２０には、溝３２０が形成される。溝３２０は、湾曲部２２１およびアーム部２２２に形成される。溝３２０は、連結軸部２２３および回転軸部２２４の間にも形成される。なお、本実施形態では、第２可動部材２２０の溝３２０について詳細に説明する。本実施形態では、第１可動部材２１０の溝３１０は、第２可動部材２２０の溝３２０と同様の構成を有する。そのため、以下では、第２可動部材２２０の溝３２０について詳細に説明し、第１可動部材２１０の溝３１０については説明を省略する。

溝３２０は、吸気上流面Ｓ１に形成される。溝３２０と湾曲部２２１の第１端面２２１ａとの間には、第１肉厚部３３０が形成される。溝３２０と湾曲部２２１の第２端面２２１ｂとの間には、第２肉厚部３４０が形成される。コンプレッサインペラ９の周方向において、第１肉厚部３３０の厚さ（幅）と、第２肉厚部３４０の厚さ（幅）は等しい。

この文脈では、等しいとは、完全に等しい場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内で完全に等しい場合からずれている場合とを含む意味である。以下、等しい、または、同じとは、完全に等しい（同じ）場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内で完全に等しい（同じ）場合からずれている場合とを含む意味である。

図９は、突出位置状態における第２可動部材２２０の湾曲部２２１の概略断面図である。図９に示すように、溝３２０と吸気下流面Ｓ２との間には、第３肉厚部３５０が形成される。溝３２０と径方向外面Ｓ３との間には、第４肉厚部３６０が形成される。溝３２０と径方向内面Ｓ４との間には、第５肉厚部３７０が形成される。

第３肉厚部３５０の回転軸方向の厚さ（幅）と、第４肉厚部３６０の径方向の厚さ（幅）と、第５肉厚部３７０の径方向の厚さ（幅）は、等しい。また、第１肉厚部３３０および第２肉厚部３４０の周方向の厚さは、第３肉厚部３５０の回転軸方向の厚さ、第４肉厚部３６０および第５肉厚部３７０の径方向の厚さと等しい。つまり、コンプレッサインペラ９の回転軸方向、径方向、および、周方向における第２可動部材２２０の厚さは、互いに等しい。換言すれば、第２可動部材２２０は、コンプレッサインペラ９の回転軸方向、径方向、および、周方向において、一定の厚みを有する。

このように、溝３２０を第２可動部材２２０に設けることで、第２可動部材２２０が中実である場合に比べ、射出成型時の最大厚さを小さくすることができる。これにより、射出成型時のヒケや反りの発生を抑制することができる。その結果、第２可動部材２２０を樹脂材料で射出成型した場合でも、作動不良の発生を抑制することができる。

また、溝３２０は、第２可動部材２２０（突出部２２５）のうち吸気下流面Ｓ２以外に形成される。溝３２０が突出部２２５の吸気下流面Ｓ２に形成される場合、サージング発生時に吸気流路１３０内を逆流する空気が、吸気下流面Ｓ２の溝３２０に流入する。逆流する空気が溝３２０に流入すると、溝３２０が形成されない突出部２２５の吸気下流面Ｓ２に空気が衝突する場合と比べて圧損が大きくなる。圧損が大きくなると、コンプレッサ効率が低下する。

そのため、本実施形態では、溝３２０は、第２可動部材２２０（突出部２２５）のうち吸気上流面Ｓ１に形成される。突出位置状態において、突出部２２５の吸気上流面Ｓ１側には、空気が流れずに溜まる淀み領域が形成される。圧損は、空気の流速が速くなるほど大きくなる。サージング発生時は、突出部２２５の吸気上流面Ｓ１側（淀み領域側）よりも吸気下流面Ｓ２側（逆流する空気が衝突する側）の空気の流速が速い。そのため、溝３２０を吸気下流面Ｓ２側に形成するよりも、溝３２０を吸気上流面Ｓ１側に形成することで、圧損を小さくすることができる。その結果、コンプレッサ効率の低下を抑制することができる。また、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、突出位置状態において、吸気流路１３０内を逆流する空気により、吸気の上流側に向かって壁面１１２ｃ（コンプレッサハウジング１００）に押し付けられる。このとき、壁面１１２ｃと、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０との間で摩擦力が増大する。この場合、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０は、径方向外側に移動し難くなる。本実施形態では、溝３２０を吸気上流面Ｓ１側に形成することで、吸気上流面Ｓ１（第２可動部材２２０）と壁面１１２ｃとの間の接触面積を低減することができる。したがって、第２可動部材２２０と壁面１１２ｃとの間の摩擦力を低減することができる。

また、第２可動部材２２０の厚さ方向（回転軸方向）に窪む溝３２０を形成する場合は、湾曲部２２１の径方向に窪む溝を形成する場合よりも、成型（射出成型）が容易になる。したがって、第２可動部材２２０の吸気上流面Ｓ１に溝３２０を形成することで、径方向外面Ｓ３または径方向内面Ｓ４に溝３２０を形成する場合よりも、成型が容易になる。

また、溝３２０は、コンプレッサインペラ９の周方向に延在し、湾曲部２２１およびアーム部２２２を周方向に延在している。これにより、第３肉厚部３５０の回転軸方向の厚さ、第４肉厚部３６０および第５肉厚部３７０の径方向の厚さを、周方向において一定にすることができる。

（変形例）
図１０は、変形例にかかる第２可動部材４２０の概略斜視図である。上記実施形態の遠心圧縮機ＣＣと実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。本変形例の第２可動部材４２０は、溝５２０が吸気上流面Ｓ１に形成されず、径方向外面Ｓ３に形成される点で上記実施形態と異なっている。

図１０は、突出位置状態における第２可動部材４２０の湾曲部２２１の概略断面図を示す。図１０に示すように、第２可動部材４２０には、溝５２０が形成される。溝５２０は、径方向外面Ｓ３に形成される。溝５２０と吸気下流面Ｓ２との間には、第３肉厚部５５０が形成される。溝３２０と吸気上流面Ｓ１との間には、第４肉厚部５６０が形成される。溝５２０と径方向内面Ｓ４との間には、第５肉厚部５７０が形成される。第３肉厚部５５０の回転軸方向の厚さ（幅）と、第４肉厚部５６０の回転軸方向の厚さ（幅）と、第５肉厚部５７０の径方向の厚さ（幅）は、等しい。

また、溝５２０は、コンプレッサインペラ９の周方向に延在している。溝５２０と湾曲部２２１の第１端面２２１ａ（図８参照）との間には、第１肉厚部３３０が形成される。溝５２０と湾曲部２２１の第２端面２２１ｂ（図８参照）との間には、第２肉厚部３４０が形成される。コンプレッサインペラ９の周方向において、第１肉厚部３３０の厚さ（幅）と、第２肉厚部３４０の厚さ（幅）は等しい。第１肉厚部３３０および第２肉厚部３４０の周方向の厚さは、第３肉厚部５５０および第４肉厚部５６０の回転軸方向の厚さ、第５肉厚部５７０の径方向の厚さと等しい。つまり、コンプレッサインペラ９の回転軸方向、径方向、および、周方向における第２可動部材４２０の厚さは、互いに等しい。換言すれば、第２可動部材４２０は、コンプレッサインペラ９の回転軸方向、径方向、および、周方向において、一定の厚みを有する。

本変形例によれば、溝５２０は、第２可動部材４２０（突出部２２５）のうち吸気下流面Ｓ２以外に形成される。したがって、上記実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。

また、本変形例では、溝５２０は、第２可動部材４２０の径方向外面Ｓ３に形成される。これにより、第２可動部材４２０の突出部２２５に溝５２０が露出しなくなり、上記実施形態よりも溝５２０に空気が流入し難くなる。その結果、上記実施形態よりも圧損を小さくすることができ、コンプレッサ効率の低下をより抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の一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。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。

上記実施形態および変形例では、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０、４２０が樹脂材料で射出成型される例について説明した。しかし、これに限定されず、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０、４２０は、例えば、金属で構成され、鋳造により成型されてもよい。

上記実施形態および変形例では、溝３２０、５２０は、吸気上流面Ｓ１あるいは径方向外面Ｓ３に形成される例について説明した。しかし、これに限定されず、溝３２０、５２０は、径方向内面Ｓ４に形成されてもよい。

上記実施形態および変形例では、溝３２０、５２０が周方向に延在する例について説明した。しかし、これに限定されず、溝３２０、５２０は、周方向に離隔して複数形成されてもよい。

また、上記実施形態において、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０のうち一方は、溝３２０を備え、第１可動部材２１０および第２可動部材２２０のうち他方は、溝５２０を備えてもよい。

９：コンプレッサインペラ １００：コンプレッサハウジング（ハウジング） １３０：吸気流路 ２１０：第１可動部材 ２２０：第２可動部材 ３１０：溝 ３２０：溝 ４２０：第２可動部材 ５２０：溝 ＣＣ：遠心圧縮機 Ｓ１：吸気上流面 Ｓ２：吸気下流面 Ｓ３：径方向外面 Ｓ４：径方向内面

Claims (4)

1. 吸気流路を有するハウジングと、
   前記吸気流路に配されるコンプレッサインペラと、
   前記コンプレッサインペラよりも吸気の上流側に配される可動部材と、
   前記可動部材のうち前記吸気の下流側の面以外に形成された溝と、
   を備え、
   前記可動部材は、前記コンプレッサインペラの軸方向または径方向において、互いに対向しかつ前記溝を画定する、一対の面を含む、
   遠心圧縮機。
2. 前記溝は、前記可動部材のうち前記吸気の上流側の面に形成される、請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記溝は、前記可動部材のうち径方向外側の面に形成される、請求項１に記載の遠心圧縮機。
4. 前記溝は、前記コンプレッサインペラの周方向に延在する、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の遠心圧縮機。

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