JPWO2019004228A1

JPWO2019004228A1 - 遠心圧縮機

Info

Publication number: JPWO2019004228A1
Application number: JP2019526947A
Authority: JP
Inventors: 藤原　隆; 隆藤原; 龍介沼倉
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-04-02
Also published as: DE112018003301T5; CN110799759A; US20200109718A1; US11215190B2; WO2019004228A1; CN110799759B

Abstract

遠心圧縮機は、羽根９ａを有するインペラ（コンプレッサインペラ９）と、インペラ９の正面側に形成され、羽根９ａよりも径が小さい絞り部１０１ｅを有する主流路１０１と、一端が絞り部１０１ｅよりもインペラ側で主流路１０１に連通し、他端が絞り部１０１ｅよりもインペラ９から離隔する側で主流路１０１に連通する副流路１０２と、第１の位置と、インペラ９の回転軸方向および回転方向の位置ならびに副流路の開度が第１の位置と異なる第２の位置との間を移動可能に設けられた可動部（可動部材１０６）と、を備える。

Description

本開示は、主流路と連通する副流路が形成された遠心圧縮機に関する。本出願は２０１７年６月２８日に提出された日本特許出願第２０１７−１２６７６１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。

遠心圧縮機には、主流路と連通する副流路が形成される場合がある。主流路には、コンプレッサインペラが配される。主流路のうち、コンプレッサインペラの上流側では、絞り部によって流路幅が縮小される。副流路は、絞り部を跨いで主流路と連通する。副流路は、上流連通部および下流連通部を介して主流路と連通する。また、副流路には開閉弁が配される。流量が小さい領域では、開閉弁が閉弁される。流量が大きくなると、開閉弁が開弁される。開閉弁が開弁されると、主流路は、副流路と連通する。主流路が副流路と連通すると、流路断面積（有効断面積）が拡大される。

特許文献１では、副流路に球状流路が形成されている。球状流路の内周面および外周面は、同心の球面である。開閉弁の弁体は、コンプレッサインペラの回転軸の周方向に複数設けられる。複数の弁体は、それぞれ球状流路の内周面および外周面に沿った円弧形状を有する。複数の弁体は、それぞれ球状流路の球面の中心を通るように設けられた回転軸を介して回転自在に支持される。回転軸は、複数の弁体を支持できるように放射状に複数設けられる。回転軸が回転し、複数の弁体が大凡面一に並ぶことで閉弁する。

特許第５８２４８２１号公報

しかしながら、特許文献１では、副流路を開閉する開閉機構が複雑であった。そのため、副流路を開閉する開閉機構は、高コストとなっていた。したがって、副流路を開閉する開閉機構の構造を簡略化する技術の開発が希求される。

本開示の目的は、構造を簡略化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、羽根を有するインペラと、インペラの正面側に形成され、羽根よりも径が小さい絞り部を有する主流路と、一端が絞り部よりもインペラ側で主流路に連通し、他端が絞り部よりもインペラから離隔する側で主流路に連通する副流路と、第１の位置と、インペラの回転軸方向および回転方向の位置ならびに副流路の開度が第１の位置と異なる第２の位置との間を移動可能に設けられた可動部と、を備える。

可動部は、副流路内に設けられてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る他の遠心圧縮機は、羽根を有するインペラと、インペラの正面側に形成され、羽根よりも径が小さい絞り部を有する主流路と、一端が絞り部よりもインペラ側で主流路に連通し、他端が絞り部よりもインペラから離隔する側で主流路に連通する副流路と、第１の位置と、インペラの回転軸方向の位置ならびに副流路の開度が第１の位置と異なる第２の位置との間を移動可能に副流路内に設けられた可動部と、を備える。

本開示によれば、構造を簡略化することが可能となる。

図１は、過給機の概略断面図である。図２Ａは、可動部材が副流路を開く開位置に位置する状態を示している。図２Ｂは、可動部材が副流路を閉じる閉位置に位置する状態を示している。図３Ａは、係合部が貫通孔の中央に位置するときの状態を示している。図３Ｂは、アクチュエータが反時計回りに回転し、係合部が貫通孔の下端部まで移動したときの状態を示している。図３Ｃは、アクチュエータが時計回りに回転し、係合部が貫通孔の上端部まで移動したときの状態を示している。図４Ａは、第１変形例における係合部が貫通孔の中央に位置するときの状態を示している。図４Ｂは、第１変形例におけるアクチュエータが反時計回りに回転し、係合部が貫通孔の下端部まで移動したときの状態を示している。図４Ｃは、第１変形例におけるアクチュエータが時計回りに回転し、係合部が貫通孔の上端部まで移動したときの状態を示している。

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Ｃの概略断面図である。図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。過給機Ｃのうち、後述するコンプレッサインペラ９（インペラ）側は、遠心圧縮機Ｃａとして機能する。以下では、遠心圧縮機Ｃａの一例として、過給機Ｃについて説明する。ただし、遠心圧縮機Ｃａは、過給機Ｃに限られない。遠心圧縮機Ｃａは、過給機Ｃ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Ｃ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を備える。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、軸受孔２ａが形成されている。軸受孔２ａは、過給機Ｃの左右方向に貫通する。軸受孔２ａには、軸受６が設けられる。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。軸受６の内部には、シャフト７が設けられている。軸受６は、シャフト７を回転自在に軸支する。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内に回転自在に収容されている。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内に回転自在に収容されている。

コンプレッサハウジング１００には、主流路１０１が形成される。主流路１０１は、過給機Ｃの右側に開口する。主流路１０１は、コンプレッサインペラ９の回転軸が延びる方向（以下、単に回転軸方向と称す）に延在する。主流路１０１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９は、主流路１０１に配される。

締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング１００が連結された状態では、ディフューザ流路１０が形成される。ディフューザ流路１０は、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング１００との間に形成される。ディフューザ流路１０は、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング１００の対向面によって形成される。ディフューザ流路１０は、空気を昇圧する機能を有する。ディフューザ流路１０は、シャフト７の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路１０は、径方向内側において主流路１０１に連通している。

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１１が設けられている。コンプレッサスクロール流路１１は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路１１は、例えばディフューザ流路１０よりもシャフト７の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１１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１１は、ディフューザ流路１０にも連通している。コンプレッサインペラ９が回転すると、主流路１０１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１０およびコンプレッサスクロール流路１１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４には、吐出口１２が形成されている。吐出口１２は、過給機Ｃの左側に開口する。吐出口１２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４には、流路１３と、タービンスクロール流路１４とが設けられている。タービンスクロール流路１４は環状に形成される。タービンスクロール流路１４は、例えば流路１３よりもタービンインペラ８の径方向外側に位置する。タービンスクロール流路１４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。ガス流入口は、流路１３にも連通している。ガス流入口からタービンスクロール流路１４に導かれた排気ガスは、流路１３およびタービンインペラ８の翼間を介して吐出口１２に導かれる。吐出口１２に導かれた排気ガスは、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。空気は、コンプレッサインペラ９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２Ａは、図１の破線部分の抽出図である。図２Ａは、可動部材１０６が副流路１０２を開く開位置に位置する状態を示している。図２Ｂは、図１の破線部分の抽出図である。図２Ｂは、可動部材１０６が副流路１０２を閉じる閉位置に位置する状態を示している。図２Ａに示すように、コンプレッサハウジング１００は、円筒部１００ａを有する。円筒部１００ａの内部には、絞り部１００Ａが形成される。絞り部１００Ａは、コンプレッサインペラ９の回転軸方向の上流側（正面側）に形成される。絞り部１００Ａは、円筒部１００ａの内部に不図示のリブを介して形成される。絞り部１００Ａを形成することにより、低圧力比および低流量時に生じる逆流現象が上流側に波及することを抑制することができる。その結果、遠心圧縮機Ｃａの作動領域を拡大することができる。

本実施形態において、絞り部１００Ａは、コンプレッサハウジング１００と一体に形成される。ただし、絞り部１００Ａは、コンプレッサハウジング１００と別体に形成されてもよい。その場合、絞り部１００Ａは、コンプレッサハウジング１００に取り付けられてもよい。絞り部１００Ａは、コンプレッサインペラ９の上流側の流路を主流路１０１と副流路１０２（バイパス流路）とに分断する。絞り部１００Ａの内周面には、縮径部１００Ａａと、上流平行部１００Ａｂと、拡径部１００Ａｃとが形成される。

また、絞り部１００Ａの外周面には、平行部１００Ａｄと、曲面部１００Ａｅとが形成される。さらに、本実施形態では、絞り部１００Ａは、平行部１００Ａｄと縮径部１００Ａａとの間に段差部１００Ａｆを有する。段差部１００Ａｆは、回転軸方向と平行な上面と、回転軸方向と直交する側面を有する。段差部１００Ａｆの上面は、縮径部１００Ａａと連続して形成される。段差部１００Ａｆの側面は、段差部１００Ａｆの上面および平行部１００Ａｄと連続して形成される。円筒部１００ａの内周面には、平行部１００ｂと、曲面部１００ｃと、下流平行部１００ｄとが形成される。

縮径部１００Ａａは、コンプレッサインペラ９側に向かって内径が小さくなる。縮径部１００Ａａは、副流路１０２の内周側の開口端を形成する。上流平行部１００Ａｂは、回転軸方向に平行である。上流平行部１００Ａｂは、縮径部１００Ａａからコンプレッサインペラ９側に連続する。拡径部１００Ａｃは、コンプレッサインペラ９側に向かって内径が大きくなる。拡径部１００Ａｃは、上流平行部１００Ａｂからコンプレッサインペラ９側に連続する。

平行部１００Ａｄは、回転軸方向に平行である。曲面部１００Ａｅは、コンプレッサインペラ９側に向かって外径が小さくなる。曲面部１００Ａｅは、平行部１００Ａｄからコンプレッサインペラ９側に連続する。

平行部１００ｂは、回転軸方向に平行である。平行部１００ｂは、コンプレッサハウジング１００の円筒部１００ａの端面に開口する。平行部１００ｂは、副流路１０２の外周側の開口端を形成する。曲面部１００ｃは、コンプレッサインペラ９側に向かって内径が小さくなる。曲面部１００ｃは、平行部１００ｂからコンプレッサインペラ９側に連続する。下流平行部１００ｄは、回転軸方向に平行である。下流平行部１００ｄは、曲面部１００ｃからコンプレッサインペラ９側に連続する。

縮径部１００Ａａと、上流平行部１００Ａｂと、拡径部１００Ａｃと、平行部１００Ａｄと、曲面部１００Ａｅと、平行部１００ｂと、曲面部１００ｃは、コンプレッサインペラ９の羽根９ａより上流側に位置する。下流平行部１００ｄの内側には、コンプレッサインペラ９の羽根９ａが配される。

上流平行部１００Ａｂの直径は、下流平行部１００ｄの直径より小さい。すなわち、コンプレッサインペラ９の回転中心軸から上流平行部１００Ａｂまでの距離は、コンプレッサインペラ９の回転中心軸から下流平行部１００ｄまでの距離より小さい。また、下流平行部１００ｄの内側に配されるコンプレッサインペラ９の羽根９ａの前縁端の直径は、下流平行部１００ｄの直径より小さい。また、上流平行部１００Ａｂの直径は、コンプレッサインペラ９の羽根９ａの前縁端の直径より小さい。なお、上流平行部１００Ａｂが形成されず、縮径部１００Ａａと拡径部１００Ａｃが連続してもよい。その場合、縮径部１００Ａａおよび拡径部１００Ａｃが連続する部分の直径が、コンプレッサインペラ９の羽根９ａの前縁端の直径よりも小さい方がよい。

主流路１０１には、縮径部１００Ａａと、上流平行部１００Ａｂと、拡径部１００Ａｃとによって、絞り部１０１ｅ（絞り流路）が形成される。主流路１０１は、絞り部１００Ａによって流路断面積が小さくなっている。

副流路１０２は、コンプレッサハウジング１００の円筒部１００ａと絞り部１００Ａの間に形成される。副流路１０２は、主流路１０１の径方向外側に形成される。副流路１０２は、コンプレッサインペラ９の回転方向（以下、単に回転方向と称す。シャフト７の周方向、絞り部１００Ａの周方向）に延在する。副流路１０２は、平行流路部１０２ａと、インペラ側流路部１０２ｂとを有する。平行流路部１０２ａは、平行部１００ｂと平行部１００Ａｄとの間に形成される。インペラ側流路部１０２ｂは、曲面部１００ｃと曲面部１００Ａｅとの間に形成される。平行部１００ｂの内壁面は、回転軸方向に延在する。

インペラ側流路部１０２ｂは、コンプレッサインペラ９に近づくにしたがって、径方向内側に向かう。インペラ側流路部１０２ｂは、コンプレッサインペラ９の回転軸（以下、単に回転軸と称す）を含む切断面による断面形状が湾曲している。つまり、曲面部１００ｃおよび曲面部１００Ａｅは、曲面形状により形成される。インペラ側流路部１０２ｂは、曲面形状を有する。インペラ側流路部１０２ｂの曲率中心は、インペラ側流路部１０２ｂよりも径方向内側（図２Ａ中、右下側）に位置する。

ただし、インペラ側流路部１０２ｂの曲率中心は、インペラ側流路部１０２ｂよりも、径方向外側（図２Ａ中、左上側）に位置してもよい。また、インペラ側流路部１０２ｂは、回転軸に平行な断面形状が非球面形状を有していてもよいし、直線であってもよい。ここで、インペラ側流路部１０２ｂ（曲面部１００ｃおよび曲面部１００Ａｅ）が球面形状を有する場合、インペラ側流路部１０２ｂ内を流れる空気の流れは、主流路１０１内を流れる空気の流れと干渉してしまうおそれがある。

その場合、インペラ側流路部１０２ｂは、主流路１０１に沿った出口形状、すなわち、コンプレッサインペラ９の回転軸方向に延びる直線に近い形状を有するとよりよい。また、後述する開閉部１０６ｂにより副流路１０２を閉じた状態において、開閉部１０６ｂの下面から副流路１０２の下流側に形成されるキャビティは、小さく形成されることが好ましい。そのため、インペラ側流路部１０２ｂ（曲面部１００ｃおよび曲面部１００Ａｅ）は、球面形状よりも曲率半径が大きい直線形状とするとよりよい。

副流路１０２は、上流連通部１０３および下流連通部１０４を介して主流路１０１と連通する。上流連通部１０３および下流連通部１０４は、主流路１０１に開口する開口部である。上流連通部１０３は、縮径部１００Ａａと平行流路部１０２ａの間に開口する。下流連通部１０４は、拡径部１００Ａｃとインペラ側流路部１０２ｂの間に開口する。下流連通部１０４は、主流路１０１のうち、コンプレッサインペラ９より上流側で開口する。

下流連通部１０４は、上流連通部１０３よりもコンプレッサインペラ９側に位置する。下流連通部１０４は、絞り部１０１ｅよりもコンプレッサインペラ９に近接する側で、主流路１０１と副流路１０２とを連通させる。上流連通部１０３は、絞り部１０１ｅよりもコンプレッサインペラ９から離隔する側で、主流路１０１と副流路１０２とを連通させる。すなわち、副流路１０２は、一端が絞り部１０１ｅよりもコンプレッサインペラ９側で主流路１０１に連通する下流連通部１０４と、他端が絞り部１０１ｅよりもコンプレッサインペラ９から離隔する側で主流路１０１に連通する上流連通部１０３を有する。

副流路１０２の内部には、可動部材１０６がコンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動可能に設けられる。可動部材１０６は、係合部１０６ａと、開閉部１０６ｂとを有する。係合部１０６ａは、不図示のアクチュエータのアーム１０７と係合する。開閉部１０６ｂは、副流路１０２を開閉する。開閉部１０６ｂは、環状の板部材で構成され、平行部１００Ａｄ上に配置される。係合部１０６ａは、例えば、円柱状の棒部材で構成される。ただし、係合部１０６ａは、楕円柱状や円錐状の棒部材で構成されてもよい。係合部１０６ａは、開閉部１０６ｂのコンプレッサインペラ９から離れる側の端部１０６ｂ_１に設けられる。ただし、係合部１０６ａは、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_１よりもコンプレッサインペラ９側の位置に設けられてもよい。

図２Ａに示すように、段差部１００Ａｆの側面は、開閉部１０６ｂが副流路１０２を開く開位置に位置するとき、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_１と当接する。端部１０６ｂ_１は、例えば、開閉部１０６ｂのうちコンプレッサインペラ９から最も離れた部位である。開閉部１０６ｂが副流路１０２を開く開位置に位置するとき、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２は、平行部１００Ａｄと曲面部１００Ａｅの境界部に位置する。開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２は、平行部１００Ａｄ上に位置する。端部１０６ｂ_２は、例えば、開閉部１０６ｂのうちコンプレッサインペラ９に最も近い部位である。ただし、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２は、平行部１００Ａｄ上ではなく、インペラ側流路部１０２ｂ内に位置するものであってもよい。

段差部１００Ａｆの上面は、開閉部１０６ｂの上面と同じ高さを有し、開閉部１０６ｂの上面と同一面を形成する。ここで、同じ（等しい）とは、完全に同じである（等しい）場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内でずれている場合を含む。ただし、段差部１００Ａｆの上面は、開閉部１０６ｂの上面と異なる高さを有してもよい。例えば、段差部１００Ａｆの上面の一端（コンプレッサインペラ９側の端）は、開閉部１０６ｂの上面と同じ高さを有し、段差部１００Ａｆの上面の他端（一端とは反対側の端）は、開閉部１０６ｂの上面の高さより低い高さを有してもよい。すなわち、段差部１００Ａｆの上面は、一端から他端にかけて高さが変化するものであってもよい。また、段差部１００Ａｆが形成されずに、平行部１００Ａｄと縮径部１００Ａａが連続してもよい。その場合、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_１は、段差部１００Ａｆの側面に当接しないため、コンプレッサインペラ９から最も離れた端面は、平面形状とは異なる形状を有してもよい。例えば、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_１の端面は、曲面形状を有してもよい。

開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２の端面は、曲面形状を有する。図２Ｂに示すように、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２は、開閉部１０６ｂが副流路１０２を閉じる閉位置に位置するとき、曲面部１００ｃと当接する。開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２の端面は、曲面部１００ｃのうち開閉部１０６ｂと当接する部分の曲面形状と同一形状を有する。したがって、開閉部１０６ｂは、図２Ｂに示す閉位置に位置するとき、副流路１０２を閉じることができる。ただし、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２の端面は、曲面部１００ｃの当接部分の曲面形状と異なる形状であってもよい。また、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２の端面は、曲面形状ではなく平面形状を有していてもよい。

また、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２は、曲面部１００ｃと当接しなくてもよい。すなわち、開閉部１０６ｂの端部１０６ｂ_２は、図２Ａに示す位置からインペラ側流路部１０２ｂに進入し、曲面部１００ｃと当接する前の位置で停止してもよい。可動部材１０６は、少なくとも副流路１０２を開く開位置（第１の位置）と副流路１０２を絞る閉位置（第２の位置）との間で移動可能に構成されていればよい。

コンプレッサハウジング１００の円筒部１００ａには、径方向に貫通する貫通孔１００ｅが形成される。係合部１０６ａは、開閉部１０６ｂから径方向外側に延在する。係合部１０６ａは、副流路１０２内から貫通孔１００ｅを貫通して貫通孔１００ｅの外側（外径側）まで延在する。係合部１０６ａは、貫通孔１００ｅより径方向外側でアーム１０７と係合する。貫通孔１００ｅは、回転軸方向において、係合部１０６ａの幅よりも大きい幅を有する。具体的に、貫通孔１００ｅの回転軸方向（長手方向）の幅は、可動部材１０６の開閉部１０６ｂが副流路１０２を開く開位置と、副流路１０２を閉じる閉位置との間で移動する距離（幅）よりわずかに大きい幅である。

また、貫通孔１００ｅは、周方向（短手方向）において、係合部１０６ａの幅と同程度の幅を有する。貫通孔１００ｅと係合部１０６ａとの間には、可動部材１０６が回転軸方向に移動するために必要なクリアランス分の隙間を有する。したがって、貫通孔１００ｅの周方向の幅は、係合部１０６ａよりわずかに大きい幅を有する。なお、貫通孔１００ｅの回転軸方向の幅は、貫通孔１００ｅの周方向の幅よりも大きい。

係合部１０６ａには、被覆部材が取り付けられてもよい。被覆部材は、貫通孔１００ｅの径方向外側であって、円筒部１００ａとアーム１０７の間に配される。被覆部材は、貫通孔１００ｅを覆う。被覆部材は、係合部１０６ａが貫通孔１００ｅ内を移動する間、貫通孔１００ｅを覆うことができる大きさを有する。被覆部材は、例えば、ゴム等の弾性部材で構成される。被覆部材は、円筒部１００ａの外周面と接触している。被覆部材は、係合部１０６ａが貫通孔１００ｅ内を移動すると、係合部１０６ａの移動に伴って円筒部１００ａの外周面上を摺動する。係合部１０６ａに被覆部材が設けられることにより、副流路１０２を通過する気体が、貫通孔１００ｅを介して外部に漏れる量を低減することができる。ただし、被覆部材は、貫通孔１００ｅの径方向内側であって、円筒部１００ａと開閉部１０６ｂの間に配されてもよい。被覆部材は、係合部１０６ａの移動に伴って円筒部１００ａの内周面上を摺動するものであってもよい。

係合部１０６ａは、アーム１０７により駆動され、貫通孔１００ｅ内を移動する。開閉部１０６ｂは、係合部１０６ａの移動に伴い、平行部１００Ａｄ上を摺動する。これにより、可動部材１０６は、副流路１０２を開く開位置と、副流路１０２を閉じる閉位置との間を移動することができる。換言すれば、可動部材１０６は、第１の位置と、副流路１０２の開度が第１の位置と異なる第２の位置との間を移動することができる。副流路１０２の開閉により、サージングが発生する限界の流量を小流量側へシフトさせ、大流量側ではチョークが発生する限界の流量を従来のチョークが発生する限界の流量と変えないようにすることができる。

例えば、流量が小さい領域では、不図示のアクチュエータ（およびアーム１０７）は、可動部材１０６を閉位置に移動させる。可動部材１０６を閉位置に移動させると、空気の全量が主流路１０１を流通する。一方、流量が大きい領域では、不図示のアクチュエータ（およびアーム１０７）は、可動部材１０６を開位置に移動させる。可動部材１０６を開位置に移動させると、空気は主流路１０１と副流路１０２の双方を流通する。すなわち、可動部材１０６は、副流路１０２を開くことで、流路断面積（有効断面積）を拡大させる。流路断面積を拡大させることで、絞り部１００Ａにより絞られる流路断面積の縮小量を緩和することができる。そのため、可動部材１０６は、副流路１０２を開くことで、大流量側の作動領域の縮小を抑えることができる。一方、可動部材１０６は、副流路１０２を閉じることで、絞り部１００Ａによる主流路１０１の流路断面積の縮小により、小流量側の作動領域を拡大させることができる。また、可動部材１０６は、副流路１０２を閉じることで、小流量側の圧縮効率を向上させる。なお、係合部１０６ａは、開閉部１０６ｂに一体成型されてもよいし、開閉部１０６ｂを平行部１００Ａｄに設置した後、開閉部１０６ｂに取り付けてもよい。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂに示すコンプレッサハウジング１００のＩＩＩ矢視図である。図３Ａは、係合部１０６ａが貫通孔１００ｅの中央に位置するときの状態を示している。図３Ａは、可動部材１０６が図２Ａと図２Ｂの中間に位置する状態を示している。図３Ｂは、アクチュエータ２００が反時計回りに回転し、係合部１０６ａが貫通孔１００ｅの下端部１００ｅ_２まで移動したときの状態を示している。図３Ｂは、図２Ａに示す可動部材１０６が副流路１０２を開く開位置（第１の位置）に位置する状態を示している。図３Ｃは、アクチュエータ２００が時計回りに回転し、係合部１０６ａが貫通孔１００ｅの上端部１００ｅ_１まで移動したときの状態を示している。図３Ｃは、図２Ｂに示す可動部材１０６が副流路１０２を閉じる閉位置（第２の位置）に位置する状態を示している。

図３Ａに示すように、コンプレッサハウジング１００の外部（外周面）には、可動部材１０６を駆動する駆動機構が取り付けられる。駆動機構は、アーム１０７と、アクチュエータ２００、取付部材２０１を有する。アーム１０７は、可動部材１０６の係合部１０６ａと係合する係合孔１０７ａを有する。アーム１０７は、係合孔１０７ａを介して係合部１０６ａと係合する。アクチュエータ２００は、モータやソレノイド等から構成される。アーム１０７は、アクチュエータ２００の回転軸に取り付けられる。これにより、アーム１０７は、アクチュエータ２００の回転軸の周方向に回転することができる。アクチュエータ２００は、一対の被締結部２００ａを有する。アクチュエータ２００は、一対の締結部材２０２により取付部材２０１に取り付けられる。取付部材２０１は、コンプレッサハウジング１００の外周面に取り付けられる。取付部材２０１は、アクチュエータ２００を保持する。

図３Ａに示すように、アクチュエータ２００は、貫通孔１００ｅの中心に対し、貫通孔１００ｅの長手方向（回転軸方向）と直交する方向に位置する。貫通孔１００ｅは、上端部１００ｅ_１と、下端部１００ｅ_２と、外周端部１００ｅ_３と、内周端部１００ｅ_４とを有する。アーム１０７は、アクチュエータ２００の回転軸から貫通孔１００ｅ内に配置された係合部１０６ａに向かって延在する。係合孔１０７ａは、アーム１０７が延在する方向（長手方向）の幅が、アーム１０７の長手方向と直交する短手方向の幅よりも大きく形成される。係合孔１０７ａの短手方向の幅は、係合部１０６ａの幅と同程度の幅を有する。

係合孔１０７ａと係合部１０６ａとの間には、可動部材１０６が回転軸方向に移動するために必要なクリアランス分の隙間を有する。したがって、係合孔１０７ａの短手方向の幅は、係合部１０６ａよりわずかに大きい幅を有する。アクチュエータ２００の回転軸が反時計回りに回転すると、アーム１０７は、反時計回りに回転する。

係合部１０６ａは、アーム１０７の係合孔１０７ａと係合している。そのため、アーム１０７の反時計回りの回転に伴い、係合部１０６ａは、反時計回りに回転しようとする。しかし、係合部１０６ａは、貫通孔１００ｅとも係合している。貫通孔１００ｅの短手方向の外周端部１００ｅ_３および内周端部１００ｅ_４により、係合部１０６ａは、貫通孔１００ｅの短手方向への移動が規制される。そのため、係合部１０６ａは、反時計回りに回転せずに、貫通孔１００ｅの長手方向に沿って図３Ａの下方向に移動する。このとき、係合部１０６ａは、係合孔１０７ａの長手方向に沿って移動する。

一方、アクチュエータ２００の回転軸が時計回りに回転すると、アーム１０７は、時計回りに回転する。アーム１０７の時計回りの回転に伴い、係合部１０６ａは、時計回りに回転しようとする。この場合、係合部１０６ａは、外周端部１００ｅ_３および内周端部１００ｅ_４により、貫通孔１００ｅの長手方向に沿って図３Ａの上方向に移動する。このとき、係合部１０６ａは、係合孔１０７ａの長手方向に沿って移動する。

このように、コンプレッサハウジング１００には、可動部材１０６を駆動するアクチュエータ２００およびアーム１０７（駆動機構）が設けられる。アクチュエータ２００およびアーム１０７により、可動部材１０６を開位置および閉位置との間で移動させることができる。アクチュエータ２００とアーム１０７は、コンプレッサインペラ９の周方向の１箇所に設けられる。すなわち、コンプレッサインペラ９の周方向には、一つのアクチュエータ２００と一つのアーム１０７が設けられる。

また、コンプレッサハウジング１００の貫通孔１００ｅおよび可動部材１０６の係合部１０６ａは、コンプレッサインペラ９の周方向の１箇所に設けられる。すなわち、コンプレッサインペラ９の周方向には、一つの貫通孔１００ｅと一つの係合部１０６ａが設けられる。従来技術では、少なくともコンプレッサハウジングの貫通孔および可動部材（弁）の係合部が複数設けられていた。その結果、複数の係合部を駆動する駆動機構が複雑になり、副流路を開閉する開閉機構は、高コストとなっていた。これに対し、本実施形態の開閉機構は、可動部材１０６をコンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させる構成である。そのため、本実施形態の開閉機構は、一つの駆動機構で一つの係合部１０６ａを駆動することで、可動部材１０６をコンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させることができる。こうして、本実施形態の遠心圧縮機Ｃａは、副流路１０２を開閉する開閉機構を簡略化し、開閉機構の製造コストを削減することができる。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、第１変形例における図２Ａおよび図２Ｂに示すコンプレッサハウジング１００のＩＩＩ矢視図である。図４Ａは、第１変形例における係合部１０６ａが貫通孔３００ｅの中央に位置するときの状態を示している。図４Ａは、可動部材１０６が図２Ａと図２Ｂの中間に位置する状態を示している。図４Ｂは、第１変形例におけるアクチュエータ２００が反時計回りに回転し、係合部１０６ａが貫通孔３００ｅの下端部３００ｅ_２まで移動したときの状態を示している。図４Ｂは、図２Ａに示す可動部材１０６が副流路１０２を開く開位置（第１の位置）に位置する状態を示している。図４Ｃは、第１変形例におけるアクチュエータ２００が時計回りに回転し、係合部１０６ａが貫通孔３００ｅの上端部３００ｅ_１まで移動したときの状態を示している。図４Ｃは、図２Ｂに示す可動部材１０６が副流路１０２を閉じる閉位置（第２の位置）に位置する状態を示している。

図４Ａに示すように、コンプレッサハウジング１００の外部（外周面）には、可動部材１０６を駆動する駆動機構が取り付けられる。駆動機構は、アーム４０７と、アクチュエータ２００、取付部材２０１を有する。上記実施形態では、コンプレッサハウジング１００にコンプレッサインペラ９の回転軸方向に延在する貫通孔１００ｅが形成される。第１変形例では、貫通孔１００ｅに代えて、アクチュエータ２００の回転軸の周方向に延びる貫通孔３００ｅがコンプレッサハウジング１００に形成される。

また、第１変形例では、係合孔１０７ａを有するアーム１０７に代えて、係合孔１０７ａよりも小さい係合孔４０７ａを有するアーム４０７がアクチュエータ２００の回転軸に取り付けられる。係合孔４０７ａは、アーム４０７の長手方向および短手方向において、係合部１０６ａの幅と同程度の幅を有する。係合孔４０７ａと係合部１０６ａとの間には、可動部材１０６が回転軸方向に移動するために必要なクリアランス分の隙間を有する。したがって、係合孔４０７ａの、アーム４０７における長手方向および短手方向の幅は、係合部１０６ａよりわずかに大きい。

図４Ａに示すように、アクチュエータ２００は、貫通孔３００ｅの中心に対し、貫通孔３００ｅの長手方向（回転軸方向）と直交する方向に位置する。アーム４０７は、アクチュエータ２００の回転軸から貫通孔３００ｅ内に配置された係合部１０６ａに向かって延在する。係合孔４０７ａは、アーム４０７が延在する方向の幅と、アーム４０７が延在する方向と直交する方向の幅が等しく形成される。ただし、係合孔４０７ａは、アーム４０７が延在する方向の幅と、アーム４０７が延在する方向と直交する方向の幅が異なっていてもよい。例えば、係合孔４０７ａは、アーム４０７が延在する方向の幅が、アーム４０７が延在する方向と直交する方向の幅よりも大きくてもよい。アクチュエータ２００の回転軸が反時計回りに回転すると、アーム４０７は、反時計回りに回転する。係合部１０６ａは、アーム４０７の係合孔４０７ａと係合している。そのため、アーム４０７の反時計回りの回転に伴い、係合部１０６ａは、反時計回りに回転しようとする。

ここで、貫通孔３００ｅは、アクチュエータ２００の回転軸の周方向に延びる。貫通孔３００ｅは、上端部３００ｅ_１と、下端部３００ｅ_２と、外周端部３００ｅ_３と、内周端部３００ｅ_４とを有する。外周端部３００ｅ_３および内周端部３００ｅ_４は、曲率中心がアクチュエータ２００の回転中心軸と等しい位置に設定されている。このように、外周端部３００ｅ_３および内周端部３００ｅ_４は、同心円状に形成される。そのため、係合部１０６ａは、外周端部３００ｅ_３および内周端部３００ｅ_４に沿って、反時計回りに移動することができる。

係合部１０６ａは、アーム４０７が反時計回りに回転すると、貫通孔３００ｅの長手方向、すなわち、外周端部３００ｅ_３および内周端部３００ｅ_４に沿って図４Ａの下方向に移動する。一方、アクチュエータ２００の回転軸が時計回りに回転すると、アーム４０７は、時計回りに回転する。アーム４０７の時計回りの回転に伴い、係合部１０６ａは、時計回りに回転しようとする。この場合、係合部１０６ａは、外周端部３００ｅ_３および内周端部３００ｅ_４により、貫通孔３００ｅの長手方向に沿って図４Ａの上方向に移動する。

このような構成により、第１変形例の開閉機構においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、第１変形例では、上記実施形態と異なり、可動部材１０６をコンプレッサインペラ９の周方向に回転させながら、コンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させている。これにより、第１変形例の開閉機構は、可動部材１０６を、コンプレッサインペラ９の周方向に回転させずに、コンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させる場合よりも、少ない（小さい）スペースで回転軸方向に大きく移動させることができる。また、第１変形例の開閉機構は、少ない（小さい）スペースで可動部材１０６を移動させることができる。そのため、第１変形例の開閉機構では、駆動機構を構成する部材を小さくすることができ、駆動機構の製造コストを低減することができる。したがって、第１変形例の遠心圧縮機Ｃａでは、実施形態の遠心圧縮機Ｃａよりも省スペースかつ低コストで副流路１０２を開閉する開閉機構を構成することができる。

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。

上記第１変形例では、駆動機構は、可動部材１０６をコンプレッサインペラ９の周方向に回転させながら、コンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させることで副流路１０２を開状態または閉状態にしている。ただし、駆動機構が駆動させる部材は、可動部材１０６に限定されない。例えば、駆動機構は、可動部材１０６に代えて、絞り部１００Ａをコンプレッサインペラ９の周方向に回転させながら、コンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させてもよい。すなわち、駆動機構は、副流路１０２内に設けられる可動部材１０６に代えて、副流路１０２を形成する絞り部１００Ａを可動部として駆動するようにしてもよい。この場合、係合部１０６ａは、絞り部１００Ａに接続される。駆動機構は、係合部１０６ａを駆動することで、絞り部１００Ａをコンプレッサインペラ９の周方向に回転させながら、コンプレッサインペラ９の回転軸方向に移動させることができる。つまり、絞り部１００Ａは、コンプレッサインペラ９の回転方向および回転軸方向に移動することにより、副流路１０２を開く開状態または閉じる閉状態にすることができる。駆動機構は、例えば、図４Ａに示す構成を採用することができる。図４Ａに示す駆動機構の構成を用いることで、省スペースかつ低コストで副流路１０２を開閉する開閉機構を構成することができる。絞り部１００Ａを可動部とすることで、副流路を開閉する開閉機構の部品点数をより少なくすることができ、開閉機構をより簡略化することができる。ただし、絞り部１００Ａを可動部とすると、可動部材１０６よりも質量が大きいため、駆動機構による駆動が困難になる場合がある。その場合、第１変形例のように副流路を開閉する開閉機構の可動部として可動部材１０６を採用することで、駆動機構による駆動を容易にすることができる。

本開示は、主流路と連通する副流路が形成された遠心圧縮機に利用することができる。

Ｃａ：遠心圧縮機９：コンプレッサインペラ（インペラ）９ａ：羽根１０１：主流路１０１ｅ：絞り部（絞り流路）１０２：副流路

Claims

羽根を有するインペラと、
前記インペラの正面側に形成され、前記羽根よりも径が小さい絞り部を有する主流路と、
一端が前記絞り部よりも前記インペラ側で前記主流路に連通し、他端が前記絞り部よりも前記インペラから離隔する側で前記主流路に連通する副流路と、
第１の位置と、前記インペラの回転軸方向および回転方向の位置ならびに前記副流路の開度が前記第１の位置と異なる第２の位置との間を移動可能に設けられた可動部と、
を備える遠心圧縮機。
前記可動部は、前記副流路内に設けられる、
請求項１に記載の遠心圧縮機。
羽根を有するインペラと、
前記インペラの正面側に形成され、前記羽根よりも径が小さい絞り部を有する主流路と、
一端が前記絞り部よりも前記インペラ側で前記主流路に連通し、他端が前記絞り部よりも前記インペラから離隔する側で前記主流路に連通する副流路と、
第１の位置と、前記インペラの回転軸方向の位置ならびに前記副流路の開度が前記第１の位置と異なる第２の位置との間を移動可能に前記副流路内に設けられた可動部と、
を備える遠心圧縮機。