JPWO2011061816A1 - 遠心圧縮機及びターボ過給機 - Google Patents

Abstract

コンプレッサホイール（１３）を内部に収容するとともに軸線（Ａｘ）回りに回転自在に支持するハウジング（１１）と、コンプレッサホイール（１３）の外周に配置されるようにハウジング（１１）に設けられた渦巻き状のスクロール（１５）と、コンプレッサホイール（１３）の出口側（１３ａ）からスクロール（１５）に通じる通路空間として設けられ、かつコンプレッサハウジング（１８）とセンタハウジング（１７）にて形成されたディフューザ部（１６）と、を備えた遠心圧縮機（１０Ａ）において、コンプレッサハウジング（１８）からディフューザ部（１６）を横切るように突出する突出位置（Ｐ１）とコンプレッサハウジング（１８）に設けられた格納部（２３）に収容される格納位置（Ｐ２）との間で移動可能な可動ベーン（２１）と、その可動ベーン（２１）を突出位置（Ｐ１）と格納位置（Ｐ２）との間で駆動するアクチュエータ（２２）とを備え、アクチュエータ（２２）は、センタハウジング（１７）に設けられている。

Description

本発明は、ディフューザ部に出没式の可動ベーンが設けられた遠心圧縮機、及びその遠心圧縮機を備えたターボ過給機に関する。

ディフューザ部に突出する突出位置とディフューザ壁内に設けた収容室内に収容される格納位置との間で移動可能な可動ベーンがディフューザ部に設けられた遠心圧縮機が知られている。例えば、収容室内を可動ベーンが取り付けられた仕切り部材で２つの空間に仕切り、それら２つの空間の圧力差及び一方の空間内に設けたバネで仕切り部材を動かして可動ベーンを他方の空間内に収容したりその可動ベーンをディフューザ部に突出させたりする遠心圧縮機が知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−３２９９９６号公報

特許文献１の遠心圧縮機では、可動ベーンが収容される収容室と可動ベーンを駆動する駆動機構とが同じディフューザ壁に設けられている。そのため、このディフューザ壁がある一方の側はディフューザ部を挟んだ反対側よりもコンプレッサホイールの回転軸線方向に長くなるおそれがある。また、この遠心圧縮機では収容室内に可動ベーンが収容されるとともにその収容室内に駆動機構が設けられているので、収容室は可動ベーンに体積よりも駆動機構分大きくする必要がある。そのため、ハウジングが大型化するおそれがある。

そこで、本発明は、従来よりも小型化することに有利な遠心圧縮機及びターボ過給機を提供することを目的とする。

本発明の遠心圧縮機は、コンプレッサホイールを内部に収容するとともに軸線回りに回転自在に支持するハウジングと、前記コンプレッサホイールの外周に配置されるように前記ハウジングに設けられた渦巻き状のスクロールと、前記コンプレッサホイールの出口側から前記スクロールに通じる通路空間として設けられ、かつ互いに対向する一対の壁部にて形成されたディフューザ部と、を備えた遠心圧縮機において、前記一対の壁部のうちの一方の壁部から前記ディフューザ部を横切るように突出する突出位置と前記突出位置よりも前記一方の壁部側に後退して前記一方の壁部に設けられた格納部内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられた可動ベーンと、前記可動ベーンを前記突出位置と前記格納位置との間で駆動する駆動手段と、をさらに備え、前記駆動手段は、前記一対の壁部のうちの他方の壁部に設けられている。

本発明の遠心圧縮機によれば、一方の壁部に格納部を設け、他方の壁部に駆動手段を設けたので、一方の壁部側又は他方の壁部側のいずれか一方のみが軸線方向に長くなることを防止できる。また、格納部の容積は可動ベーンの体積よりも若干大きい程度で良いので、格納部が無駄に大きくなることを防止できる。これによりハウジングが大型化することを抑制できるので、従来よりも遠心圧縮機を小型化することができる。

本発明の遠心圧縮機の一形態において、前記駆動手段は、前記他方の壁部に設けられた作動室と、前記作動室内を前記ディフューザ部側に設けられた第１室と前記ディフューザ部側に対して反対側の反ディフューザ部側に設けられた第２室とに区分するように前記作動室内に往復動自在に設けられた仕切り部材と、前記他方の壁部に設けられた貫通孔を介して前記仕切り部材と前記可動ベーンとを一体に動作するように連結する連結部材と、前記仕切り部材が前記ディフューザ部側又は前記反ディフューザ部側のいずれか一方の側に移動するように前記可動ベーン及び前記仕切り部材の少なくともいずれか一方を前記一方の側に押すバネ手段と、前記仕切り部材が前記バネ手段に抗して前記ディフューザ部側又は前記反ディフューザ部側のいずれか他方の側に移動するように前記第１室の圧力と前記第２室の圧力との差を制御可能な圧力制御手段と、を備えていてもよい。

可動ベーンを作動室内に収容する場合は、作動室とディフューザ部とを仕切る壁部に可動ベーンが通過可能な貫通孔を設ける必要がある。この場合、可動ベーンの外周とほぼ同じ長さの隙間が可動ベーンと壁部との間に形成されるので、ディフューザ部から作動室内に塵等の異物が入り込み易くなる。一方、本発明のこの形態では、他方の壁部には連結部材を通すための貫通孔を設ければよい。そして、連結部材は可動ベーンよりその断面積が小さくてもよいので、他方の壁部に設けるべき貫通孔の大きさを小さくできる。この場合、連結部材と他方の壁部との間に形成される隙間を小さくできるので、作動室内に異物が入り込むことを抑制できる。そのため、仕切り部材が移動不能になる等の異常が発生することを抑制できる。また、作動室内に可動ベーンを収容する遠心圧縮機と比較して作動室の容積を小さくすることができるので、ハウジングが大型化することをさらに抑制できる。そのため、遠心圧縮機をさらに小型化できる。

この形態において、前記他方の壁部には、前記貫通孔を有し、かつ前記ディフューザ部と前記作動室との間に配置されて前記作動室と前記ディフューザ部とを仕切る隔壁部材が設けられていてもよい。この場合、他方の壁部から隔壁部材を外すことができるので、作動室内に仕切り部材等の部品を容易に入れることができる。そのため、遠心圧縮機を組み立て易くして作業効率を向上させることができる。

また、前記可動ベーンは、前記突出位置において前記隔壁部材と接触し、前記隔壁部材は、少なくとも前記可動ベーンが接触する部分が弾性体製であってもよい。この場合、可動ベーンと隔壁部材とを接触させても異音が発生することを防止できる。また、可動ベーンと隔壁部材とが接触しても可動ベーンが摩耗したり破損したりすることを防止できる。さらに、可動ベーンと隔壁部材とを接触させることにより突出位置の可動ベーンと他方の壁部との間の隙間を無くすことができる。この場合、コンプレッサホイールから吐出された気体を確実に可動ベーンの間に導くことができるので、可動ベーンを突出位置に移動させた場合の遠心圧縮機の効率を向上させることができる。また、このように突出位置において可動ベーンと他方の壁部とを接触させることにより、この突出位置における可動ベーンの位置が製品毎にばらつくことを防止できる。そのため、製品毎の性能のばらつきを抑制することができる。

本発明の遠心圧縮機の一形態において、前記可動ベーンには、前記可動ベーンから前記一方の壁部に向かって前記可動ベーンの移動方向と平行になるように延びる軸部材が設けられ、前記一方の壁部には、前記軸部材をスライド可能に支持する支持穴が設けられていてもよい。この場合、可動ベーンが他方の壁部と一方の壁部の両方で支持されるので、連結部材と他方の壁部との間の摩擦を低減できる。これにより、可動ベーンを駆動するために必要な駆動力を低減できるので、駆動手段を小型化することができる。また、連結部材と他方の壁部との間の摩擦を低減することにより、連結部材及び他方の壁部が摩耗することを抑制できる。

本発明の遠心圧縮機の一形態においては、前記バネ手段が前記他方の壁部に設けられていてもよい。この場合、作動室をさらに小さくできる。そのため、遠心圧縮機をさらに小型化することができる。

本発明の遠心圧縮機に設けられる駆動手段は、突出位置と格納位置との間で可動ベーンを駆動可能なものであれよい。例えば、前記駆動手段は、電動モータと、前記可動ベーンが前記突出位置と前記格納位置との間で駆動されるように前記電動モータの出力軸の回転運動を直線運動に変換するカム機構と、を備えていてもよい。また、前記駆動手段は、前記可動ベーンの移動方向に対して傾斜する方向に延びる傾斜面を有し、かつ前記可動ベーンから延びる伝達部材が前記傾斜面と接するように設けられた位置切替部材と、前記傾斜面が前記可動ベーンの移動方向と直交する方向に移動するように前記位置切替部材を駆動する電動モータと、を備えていてもよい。このように電動モータで可動ベーンを駆動してもよい。

本発明のターボ過給機は、上述した遠心圧縮機と、タービンと、を備え、前記遠心圧縮機が内燃機関の吸気通路に設けられるとともに前記タービンが前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記タービンで前記内燃機関の排気エネルギを回収し、回収した排気エネルギで前記遠心圧縮機の前記コンプレッサホイールを回転駆動して前記内燃機関を過給する。

本発明のターボ過給機によれば、上述した遠心圧縮機を備えているので、この遠心圧縮機のハウジングが大型化することを防止できる。そのため、従来よりもターボ過給機を小型化することができる。

本発明の第１の形態に係る遠心圧縮機を備えたターボ過給機を示す図。 図１の可動ベーン機構を拡大して示す図。 図１の連結部材の断面の一例を示す図。 図１の連結部材の断面の他の例を示す図。 本発明の第２の形態に係る遠心圧縮機を示す図。 本発明の第３の形態に係る遠心圧縮機を示す図。 本発明の第４の形態に係る遠心圧縮機を示す図。 本発明の第５の形態に係る遠心圧縮機を示す図。 本発明の遠心圧縮機に設けられるアクチュエータの他の例を示す図。 本発明の遠心圧縮機に設けられるアクチュエータのさらに他の例を示す図。

（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る遠心圧縮機を備えたターボ過給機を示している。なお、この図では遠心圧縮機の断面の一部が示されている。このターボ過給機１は、車両に搭載される内燃機関を過給するためのものである。ターボ過給機１は、内燃機関の排気通路に設けられる不図示のタービンと、内燃機関の吸気通路に設けられる遠心圧縮機（以下、コンプレッサと称することもある。）１０Ａとを備え、タービンで内燃機関の排気エネルギを回収してその回収した排気エネルギでコンプレッサ１０Ａを駆動するように構成されている。

この図に示したようにコンプレッサ１０Ａは、ハウジング１１と、ハウジング１１内に収容され、回転軸１２にて軸線Ａｘ回りに回転自在に支持されたコンプレッサホイール１３とを備えている。ハウジング１１は、コンプレッサホイール１３を収容するホイール室１４と、ホイール室１４の外周に設けられた渦巻き状のスクロール１５と、コンプレッサホイール１３の出口側１３ａからスクロール１５に通じる通路空間として設けられたディフューザ部１６とを備えている。コンプレッサホイール１３は、回転軸１２にてタービンのタービンホイール（共に不図示）と一体に回転するように連結されている。ハウジング１１は、回転軸１２を回転自在に支持するセンタハウジング１７と、センタハウジング１７に取り付けられてホイール室１４、ディフューザ部１６、及びスクロール１５を形成するコンプレッサハウジング１８とを備えている。なお、これらの部分は周知のターボ過給機のコンプレッサと同様でよいため、詳細な説明は省略する。

コンプレッサ１０Ａには、可動ベーン機構２０が設けられている。可動ベーン機構２０は、複数（図１では１つのみを示す。）の可動ベーン２１と、各可動ベーン２１をそれぞれ駆動する駆動手段としてのアクチュエータ２２とを備えている。各可動ベーン２１は、ディフューザ部１６を横切るようにコンプレッサハウジング１８から突出する突出位置Ｐ１と、コンプレッサハウジング１８に設けられた格納部２３内に収容される格納位置Ｐ２との間で軸線Ａｘ方向にそれぞれ移動可能に設けられている。また、複数の可動ベーン２１は、突出位置Ｐ１においてディフューザ部１６に軸線Ａｘ回りに等間隔で並ぶように設けられている。格納部２３は、ディフューザ部１６を形成する壁面１８ａから軸線方向に凹むようにコンプレッサハウジング１８に設けられている。なお、この図に示したようにディフューザ部１６は、コンプレッサハウジング１８とセンタハウジング１７で形成されている。また、格納部２３がコンプレッサハウジング１８に設けられ、アクチュエータ２２がセンタハウジング１７に設けられている。そのため、コンプレッサハウジング１８が本発明の一方の壁部に相当し、センタハウジング１７が本発明の他方の壁部に相当する。

図２に拡大して示したようにアクチュエータ２２は、センタハウジング１７内に設けられた作動室２４を備えている。作動室２４は、軸線Ａｘ回りに全周に亘って形成されている。作動室２４には、その内部を第１室２５と第２室２６とに区分するように作動室２４内を軸線Ａｘ方向に往復動可能に設けられた仕切り部材２７が設けられている。仕切り部材２７と可動ベーン２１とは、連結部材２８にて一体に動作するように連結されている。この図に示したように連結部材２８は、センタハウジング１７に設けられた貫通孔１７ａを介して仕切り部材２７と可動ベーン２１とを連結している。連結部材２８の断面は、図３Ａに示したように円形でもよいし、図３Ｂに示したように翼型でもよい。なお、翼型の場合は、ディフューザ部１６のガスの流れを阻害しないように流れの上流側に配置されるべき一端がコンプレッサホイール１３を向き、他端がスクロール１５を向くように連結部材２８を設ける。貫通孔１７ａは、その断面積が連結部材２８の断面積と同じ形状になるように設けられている。この図に示したように第１室２５はディフューザ部１６があるディフューザ部側（図の左側）に設けられ、第２室２６はディフューザ部側とは反対の反ディフューザ部側（図の右側）に設けられている。第１室２５は、開放孔２５ａを介して大気に開放されている。一方、第２室２６は、第２室２６内の圧力を低下させることが可能な負圧源と圧力調整通路２９を介して接続されている。圧力調整通路２９には、圧力調整通路２９を開閉可能なバルブ３０が設けられている。また、第２室２６には、可動ベーン２１が格納位置Ｐ２に移動するように仕切り部材２７をディフューザ部側（図の左側）に押す圧縮バネ３１が設けられている。

このアクチュエータ２２によれば、バルブ３０を開けて第２室２６の圧力を低下させると、第１室２５と第２室２６との間に圧力差が生じる。この圧力差は、仕切り部材２７を圧縮バネ３１に抗して反ディフューザ部側に移動させる。これにより、可動ベーン２１が突出位置に移動する。一方、バルブ３０を閉じると第２室２６の圧力が上昇して第１室２５と第２室２６との圧力差が小さくなるので、仕切り部材２７が圧縮バネ３１によってディフューザ部側に移動する。そして、これにより可動ベーン２１が格納位置に移動する。なお、このように第１室２５と第２室２６との圧力差を制御することにより、バルブ３０が本発明の圧力制御手段として機能する。

第１の形態のコンプレッサ１０Ａによれば、可動ベーン２１を収容するための格納部２３をコンプレッサハウジング１８に設け、アクチュエータ２２をセンタハウジング１７に設けたので、ディフューザ部１６の一方の側のみが軸線Ａｘ方向に長くなることを防止できる。また、格納部２３の容積は可動ベーン２１の体積よりも若干大きい程度で良いので、格納部２３が無駄に大きくなることを防止できる。さらに、作動室２４内に可動ベーン２１を収容する場合と比較して作動室２４の容積を小さくできる。これによりハウジング１１が大型化することを抑制できるので、コンプレッサ１０Ａを小型化することができる。

また、このコンプレッサ１０Ａでは、作動室２４内に可動ベーン２１を収容する必要がないので、センタハウジング１７に設ける貫通孔１７ａの断面積を小さくすることができる。内燃機関においては、吸気通路の排気の一部を再循環したりブローバイガスを導入したりする。周知のように排気には粒子状物質が含まれており、ブローバイガスにはオイルが含まれている。そのため、コンプレッサ１０Ａ内には、これら粒子状物質及びオイルが流入する。このコンプレッサ１０Ａでは、貫通孔１７ａの断面積を小さくできるので、貫通孔１７ａと連結部材２８との間の隙間を介して作動室２４内に粒子状物質及びオイルが入り込むことを十分に抑制できる。そのため、これら粒子状物質及びオイルで、圧縮バネ３２が劣化したり、仕切り部材２７が固着したりすることを抑制できる。

（第２の形態）
図４を参照して本発明の第２の形態に係るコンプレッサ１０Ｂを説明する。なお、この図ではコンプレッサ１０Ｂの断面の一部を示す。また、この形態において第１の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第２の形態では、センタハウジング１７に作動室２４となる作動穴４１が設けられている。作動穴４１は、ディフューザ部１６に開口するように設けられている。作動穴４１には、その穴４１の開口部を塞ぐように隔壁部材としてのブッシング４２が取り付けられ、これにより作動室２４が形成されている。この図に示したようにブッシング４２は、ディフューザ部１６を形成する壁面に凹凸が生じないようにセンタハウジング１７に取り付けられている。このようにブッシング４２は、ディフューザ部１６と作動室２４との間に配置されて、ディフューザ部１６と作動室２４とを仕切っている。この図に示したように貫通孔１７ａは、このブッシング４２に設けられている。

第２の形態のコンプレッサ１０Ｂによれば、コンプレッサハウジング１８及びブッシング４２をそれぞれ取り外すことにより作動室２４を開放することができる。そのため、仕切り部材及び圧縮バネ等の部品を作動室２４内に容易に入れることができる。これによりコンプレッサ１０Ｂを組み立て易くし、作業効率を向上させることができる。

（第３の形態）
図５を参照して本発明の第３の形態に係るコンプレッサ１０Ｃを説明する。なお、この図ではコンプレッサ１０Ｃの断面の一部を示す。また、この形態において上述した他の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第３の形態では、可動ベーン２１よりも大きいブッシング５１で作動穴４１を塞いで作動室２４を形成する点が異なる。また、この形態では、可動ベーン２１は、突出位置Ｐ１においてセンタハウジング１７に接触する。ブッシング５１は、ゴム等の弾性体製である。また、ブッシング５１は、可動ベーン２１が突出位置Ｐ１に移動したときにその可動ベーン２１のセンタハウジング１７側の端面の全部がブッシング５１と接触するように設けられている。

第３の形態のコンプレッサ１０Ｃによれば、可動ベーン２１とブッシング５１とが接触しても異音が発生することを防止できる。また、可動ベーン２１とブッシング５１とが接触しても可動ベーン２１が摩耗したり破損したりすることを防止できる。この形態では、可動ベーン２１は突出位置Ｐ１においてブッシング５１と接触するので、可動ベーン２１とブッシング５１との間の隙間が無い。この場合、コンプレッサホイール１３から吐出された気体を確実に可動ベーンの間に導くことができるので、可動ベーン２１を突出位置Ｐ１に移動させた場合のコンプレッサ１０Ｃの効率を向上させることができる。また、このように突出位置Ｐ１において可動ベーン２１とセンタハウジング１７とを接触させることにより、この突出位置Ｐ１における可動ベーン２１の位置が製品毎にばらつくことを防止できる。そのため、製品毎の性能のばらつきを抑制できる。

（第４の形態）
図６を参照して本発明の第４の形態に係るコンプレッサ１０Ｄを説明する。なお、この図ではコンプレッサ１０Ｄの断面の一部を示す。また、この形態において上述した他の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第４の形態では、可動ベーン２１からコンプレッサハウジング１８側に向かって延びる軸部材としての支持軸６１が設けられている。この支持軸６１は、連結部材２８と同軸になるように可動ベーン２１に設けられている。コンプレッサハウジング１８には、この支持軸６１をスライド可能に支持する支持穴６２が設けられている。この形態では、可動ベーン２１がセンタハウジング１７及びコンプレッサハウジング１８の両方のハウジングに支持されている。すなわち、可動ベーン２１が両持ち支持されている。

この形態によれば、可動ベーンを両方のハウジング１７、１８で支持するので、連結部材２８とセンタハウジング１７との間の摩擦を低減できる。そのため、可動ベーン２１を格納位置Ｐ２から突出位置Ｐ１に駆動するために必要な駆動力を低減できる。従って、アクチュエータ２２を小型化することができる。そして、これによりコンプレッサ１０Ｄをさらに小型化できる。また、このように摩擦を低減することにより連結部材２８及びセンタハウジング１７が摩耗することを抑制できる。

（第５の形態）
図７を参照して本発明の第５の形態に係るコンプレッサ１０Ｅを説明する。なお、この図ではコンプレッサ１０Ｅの断面の一部を示す。また、この形態において上述した他の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第５の形態では、第２室２６の圧縮バネ３１の代わりに格納部２３内に圧縮バネ７１が設けられている点が上述した他の形態と異なる。この圧縮バネ７１は、可動ベーン２１が格納位置Ｐ２から突出位置Ｐ１に移動するように可動ベーン２１をセンタハウジング１７側に押している。また、この形態では、アクチュエータ２２の第２室２６は第２室２６内の圧力を大気圧よりも上昇させることが可能な加圧源と圧力調整通路２９を介して接続されている。そして、この形態では、バルブ３０が開けられて第２室２６の圧力が大気圧より高くなると第１室２５と第２室２６との間の圧力差で仕切り部材２７がディフューザ部側に移動する。そして、これにより可動ベーン２１が格納位置Ｐ２に動かされる。一方、バルブ３０が閉じられると第１室２５と第２室２６との間の圧力差が小さくなるので、可動ベーン２１は圧縮バネ７１によって突出位置Ｐ１に移動する。

第５の形態では、圧縮バネ７１をコンプレッサハウジング１８側に設けたので、作動室２４をさらに小さくすることができる。そのため、コンプレッサ１０Ｅをさらに小型化することができる。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した各形態は互いに干渉しない範囲で組み合わせてもよい。例えば、第３の形態と第４の形態とを組み合わせてもよく、また第３の形態、第４の形態、及び第５の形態を組み合わせてもよい。

上述した各形態では、センタハウジングにアクチュエータを設け、コンプレッサハウジングに格納部を設けたが、アクチュエータと格納部の配置は逆でもよい。すなわち、センタハウジングに格納部を設け、コンプレッサハウジングにアクチュエータを設けてもよい。また、上述した各形態では、複数の可動ベーンを共通のアクチュエータで駆動したが、アクチュエータを可動ベーン毎に設けてもよい。

可動ベーンを駆動するための駆動手段は、圧力差を利用して駆動力を発生させるものに限定されず、可動ベーンを往復動させることが可能な種々の駆動装置を用いてよい。例えば電動モータを用いて可動ベーンを駆動してもよい。この場合、例えば図８に示したように電動モータ８１の出力軸８１ａにカム８２を設ける。そして、このカム８２の位置を電動モータ８１で切り替えることにより、可動ベーン２１を駆動してもよい。また、図９に示したように可動ベーン２１の移動方向に対して傾斜する方向に延びる傾斜面９１ａを備えたくさび状の位置切替部材９１を設け、この位置切替部材９１をこの図の上下方向に動かして可動ベーン２１を駆動してもよい。なお、連結部材２８のうち位置切替部材９１と接触する部分は丸めておけばよい。この場合、電動モータ９２の出力軸にギア９２ａを設け、このギア９２ａで位置切替部材９１を駆動する。なお、図８の駆動装置では電動モータ８１及びカム８２が、図９の駆動装置では位置切替部材９１及び電動モータ９２が、それぞれ本発明の駆動手段に相当する。また、図９の駆動装置では、連結部材２８が本発明の伝達部材に相当する。本発明の可動ベーン及びその可動ベーンの駆動機構は、ターボ過給機のタービンに設けてもよい。

特許文献１の遠心圧縮機では、可動ベーンが収容される収容室と可動ベーンを駆動する駆動機構とが同じディフューザ壁に設けられている。そのため、このディフューザ壁がある一方の側はディフューザ部を挟んだ反対側よりもコンプレッサホイールの回転軸線方向に長くなるおそれがある。また、この遠心圧縮機では収容室内に可動ベーンが収容されるとともにその収容室内に駆動機構が設けられているので、収容室は可動ベーンの体積よりも駆動機構分大きくする必要がある。そのため、ハウジングが大型化するおそれがある。

本発明の遠心圧縮機は、コンプレッサホイールを内部に収容するとともに軸線回りに回転自在に支持するハウジングと、前記コンプレッサホイールの外周に配置されるように前記ハウジングに設けられた渦巻き状のスクロールと、前記コンプレッサホイールの出口側から前記スクロールに通じる通路空間として設けられ、かつ互いに対向する一対の壁部にて形成されたディフューザ部と、を備えた遠心圧縮機において、前記一対の壁部のうちの一方の壁部から前記ディフューザ部を横切るように突出する突出位置と前記突出位置よりも前記一方の壁部側に後退して前記一方の壁部に設けられた格納部内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられた可動ベーンと、前記可動ベーンを前記突出位置と前記格納位置との間で駆動する駆動手段と、をさらに備え、前記駆動手段は、前記一対の壁部のうちの他方の壁部に設けられた作動室と、前記作動室内を前記ディフューザ部側に設けられた第１室と前記ディフューザ部側に対して反対側の反ディフューザ部側に設けられた第２室とに区分するように前記作動室内に往復動自在に設けられた仕切り部材と、前記他方の壁部に設けられた貫通孔を介して前記仕切り部材と前記可動ベーンとを一体に動作するように連結する連結部材と、前記仕切り部材が前記ディフューザ部側又は前記反ディフューザ部側のいずれか一方の側に移動するように前記可動ベーン及び前記仕切り部材の少なくともいずれか一方を前記一方の側に押すバネ手段と、前記仕切り部材が前記バネ手段に抗して前記ディフューザ部側又は前記反ディフューザ部側のいずれか他方の側に移動するように前記第１室の圧力と前記第２室の圧力との差を制御可能な圧力制御手段と、を備え、前記可動ベーンには、前記可動ベーンから前記一方の壁部に向かって前記可動ベーンの移動方向と平行になるように延びる軸部材が設けられ、前記一方の壁部には、前記軸部材をスライド可能に支持する支持穴が設けられ、前記可動ベーンは、前記連結部材が前記他方の壁部に支持されるとともに前記軸部材が前記一方の壁部に支持されることにより前記一対の壁部にて両持ち支持されている。

可動ベーンを作動室内に収容する場合は、作動室とディフューザ部とを仕切る壁部に可動ベーンが通過可能な貫通孔を設ける必要がある。この場合、可動ベーンの外周とほぼ同じ長さの隙間が可動ベーンと壁部との間に形成されるので、ディフューザ部から作動室内に塵等の異物が入り込み易くなる。一方、本発明では、他方の壁部には連結部材を通すための貫通孔を設ければよい。そして、連結部材は可動ベーンよりその断面積が小さくてもよいので、他方の壁部に設けるべき貫通孔の大きさを小さくできる。この場合、連結部材と他方の壁部との間に形成される隙間を小さくできるので、作動室内に異物が入り込むことを抑制できる。そのため、仕切り部材が移動不能になる等の異常が発生することを抑制できる。また、作動室内に可動ベーンを収容する遠心圧縮機と比較して作動室の容積を小さくすることができるので、ハウジングが大型化することをさらに抑制できる。そのため、遠心圧縮機をさらに小型化できる。さらに本発明によれば、可動ベーンが他方の壁部と一方の壁部の両方で支持されるので、連結部材と他方の壁部との間の摩擦を低減できる。これにより、可動ベーンを駆動するために必要な駆動力を低減できるので、駆動手段を小型化することができる。また、連結部材と他方の壁部との間の摩擦を低減することにより、連結部材及び他方の壁部が摩耗することを抑制できる。

本発明の遠心圧縮機の一形態において、前記他方の壁部には、前記貫通孔を有し、かつ前記ディフューザ部と前記作動室との間に配置されて前記作動室と前記ディフューザ部とを仕切る隔壁部材が設けられていてもよい。この場合、他方の壁部から隔壁部材を外すことができるので、作動室内に仕切り部材等の部品を容易に入れることができる。そのため、遠心圧縮機を組み立て易くして作業効率を向上させることができる。

この形態において、前記可動ベーンは、前記突出位置において前記隔壁部材と接触し、前記隔壁部材は、少なくとも前記可動ベーンが接触する部分が弾性体製であってもよい。この場合、可動ベーンと隔壁部材とを接触させても異音が発生することを防止できる。また、可動ベーンと隔壁部材とが接触しても可動ベーンが摩耗したり破損したりすることを防止できる。さらに、可動ベーンと隔壁部材とを接触させることにより突出位置の可動ベーンと他方の壁部との間の隙間を無くすことができる。この場合、コンプレッサホイールから吐出された気体を確実に可動ベーンの間に導くことができるので、可動ベーンを突出位置に移動させた場合の遠心圧縮機の効率を向上させることができる。また、このように突出位置において可動ベーンと他方の壁部とを接触させることにより、この突出位置における可動ベーンの位置が製品毎にばらつくことを防止できる。そのため、製品毎の性能のばらつきを抑制することができる。

本発明の遠心圧縮機の一形態においては、前記バネ手段が前記一方の壁部に設けられていてもよい。この場合、作動室をさらに小さくできる。そのため、遠心圧縮機をさらに小型化することができる。

また、このコンプレッサ１０Ａでは、作動室２４内に可動ベーン２１を収容する必要がないので、センタハウジング１７に設ける貫通孔１７ａの断面積を小さくすることができる。内燃機関においては、吸気通路に排気の一部を再循環したりブローバイガスを導入したりする。周知のように排気には粒子状物質が含まれており、ブローバイガスにはオイルが含まれている。そのため、コンプレッサ１０Ａ内には、これら粒子状物質及びオイルが流入する。このコンプレッサ１０Ａでは、貫通孔１７ａの断面積を小さくできるので、貫通孔１７ａと連結部材２８との間の隙間を介して作動室２４内に粒子状物質及びオイルが入り込むことを十分に抑制できる。そのため、これら粒子状物質及びオイルで、圧縮バネ３１が劣化したり、仕切り部材２７が固着したりすることを抑制できる。

Claims (9)

1. コンプレッサホイールを内部に収容するとともに軸線回りに回転自在に支持するハウジングと、前記コンプレッサホイールの外周に配置されるように前記ハウジングに設けられた渦巻き状のスクロールと、前記コンプレッサホイールの出口側から前記スクロールに通じる通路空間として設けられ、かつ互いに対向する一対の壁部にて形成されたディフューザ部と、を備えた遠心圧縮機において、
   前記一対の壁部のうちの一方の壁部から前記ディフューザ部を横切るように突出する突出位置と前記突出位置よりも前記一方の壁部側に後退して前記一方の壁部に設けられた格納部内に収容される格納位置との間で移動可能に設けられた可動ベーンと、前記可動ベーンを前記突出位置と前記格納位置との間で駆動する駆動手段と、をさらに備え、
   前記駆動手段は、前記一対の壁部のうちの他方の壁部に設けられている遠心圧縮機。
2. 前記駆動手段は、前記他方の壁部に設けられた作動室と、前記作動室内を前記ディフューザ部側に設けられた第１室と前記ディフューザ部側に対して反対側の反ディフューザ部側に設けられた第２室とに区分するように前記作動室内に往復動自在に設けられた仕切り部材と、前記他方の壁部に設けられた貫通孔を介して前記仕切り部材と前記可動ベーンとを一体に動作するように連結する連結部材と、前記仕切り部材が前記ディフューザ部側又は前記反ディフューザ部側のいずれか一方の側に移動するように前記可動ベーン及び前記仕切り部材の少なくともいずれか一方を前記一方の側に押すバネ手段と、前記仕切り部材が前記バネ手段に抗して前記ディフューザ部側又は前記反ディフューザ部側のいずれか他方の側に移動するように前記第１室の圧力と前記第２室の圧力との差を制御可能な圧力制御手段と、を備えている請求項１に記載の遠心圧縮機。
3. 前記他方の壁部には、前記貫通孔を有し、かつ前記ディフューザ部と前記作動室との間に配置されて前記作動室と前記ディフューザ部とを仕切る隔壁部材が設けられている請求項２に記載の遠心圧縮機。
4. 前記可動ベーンは、前記突出位置において前記隔壁部材と接触し、
   前記隔壁部材は、少なくとも前記可動ベーンが接触する部分が弾性体製である請求項３に記載の遠心圧縮機。
5. 前記可動ベーンには、前記可動ベーンから前記一方の壁部に向かって前記可動ベーンの移動方向と平行になるように延びる軸部材が設けられ、
   前記一方の壁部には、前記軸部材をスライド可能に支持する支持穴が設けられている請求項２〜４に記載の遠心圧縮機。
6. 前記バネ手段が前記他方の壁部に設けられている請求項２〜５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
7. 前記駆動手段は、電動モータと、前記可動ベーンが前記突出位置と前記格納位置との間で駆動されるように前記電動モータの出力軸の回転運動を直線運動に変換するカム機構と、を備えている請求項１に記載の遠心圧縮機。
8. 前記駆動手段は、前記可動ベーンの移動方向に対して傾斜する方向に延びる傾斜面を有し、かつ前記可動ベーンから延びる伝達部材が前記傾斜面と接するように設けられた位置切替部材と、前記傾斜面が前記可動ベーンの移動方向と直交する方向に移動するように前記位置切替部材を駆動する電動モータと、を備えている請求項１に記載の遠心圧縮機。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の遠心圧縮機と、タービンと、を備え、
   前記遠心圧縮機が内燃機関の吸気通路に設けられるとともに前記タービンが前記内燃機関の排気通路に設けられ、
   前記タービンで前記内燃機関の排気エネルギを回収し、回収した排気エネルギで前記遠心圧縮機の前記コンプレッサホイールを回転駆動して前記内燃機関を過給するターボ過給機。

Images