WO2011061816A1 - 遠心圧縮機及びターボ過給機 - Google Patents

遠心圧縮機及びターボ過給機 Download PDF

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WO2011061816A1
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centrifugal compressor
compressor
diffuser
chamber
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昭寿 岩田
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トヨタ自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the present invention relates to a centrifugal compressor provided with a retractable movable vane in a diffuser section, and a turbocharger including the centrifugal compressor.
  • centrifugal compressor in which a movable vane that is movable between a protruding position that protrudes into a diffuser part and a storage position that is accommodated in a storage chamber provided in a diffuser wall is provided in the diffuser part.
  • the accommodation chamber is divided into two spaces by a partition member to which a movable vane is attached, and the movable member is moved into the other space by moving the partition member by a pressure difference between the two spaces and a spring provided in one space.
  • a centrifugal compressor that accommodates or projects a movable vane to a diffuser part (see Patent Document 1).
  • a storage chamber in which a movable vane is accommodated and a drive mechanism that drives the movable vane are provided on the same diffuser wall. Therefore, one side where the diffuser wall is present may be longer in the direction of the rotation axis of the compressor wheel than the opposite side across the diffuser portion. Further, in this centrifugal compressor, since the movable vane is accommodated in the accommodation chamber and the drive mechanism is provided in the accommodation chamber, the accommodation chamber needs to be larger than the volume of the movable vane by the drive mechanism. For this reason, the housing may be increased in size.
  • an object of the present invention is to provide a centrifugal compressor and a turbocharger that are more advantageous for downsizing than conventional ones.
  • the centrifugal compressor of the present invention includes a housing that houses a compressor wheel and supports the compressor wheel so as to be rotatable about an axis, a spiral scroll provided on the housing so as to be disposed on the outer periphery of the compressor wheel, A centrifugal compressor provided with a pair of wall portions provided as a passage space leading from the outlet side of the compressor wheel to the scroll and facing each other, of the pair of wall portions, A protruding position that protrudes from one wall portion so as to cross the diffuser portion, and a storage position that is retracted from the protruding position toward the one wall portion side and is accommodated in a storage portion provided on the one wall portion; A movable vane movably provided between the movable vane and a drive for driving the movable vane between the protruding position and the retracted position Further comprising a step, wherein the driving means is provided on the other wall of the pair of wall portions.
  • the centrifugal compressor of the present invention since the storage portion is provided in one wall portion and the driving means is provided in the other wall portion, only one of the one wall portion side or the other wall portion side is an axis. It can prevent becoming longer in the direction.
  • the volume of the storage unit may be slightly larger than the volume of the movable vane, it is possible to prevent the storage unit from becoming unnecessarily large. Since it can suppress that a housing enlarges by this, a centrifugal compressor can be reduced in size compared with the past.
  • the driving means includes a working chamber provided on the other wall portion, a first chamber provided on the diffuser portion side in the working chamber, and the diffuser portion side.
  • a partition member provided in a reciprocating manner in the working chamber so as to be divided into a second chamber provided on the opposite side of the opposite diffuser portion, and a through hole provided in the other wall portion.
  • a connecting member that connects the partition member and the movable vane so as to operate integrally, and the movable vane so that the partition member moves to either the diffuser portion side or the anti-diffuser portion side.
  • a controllable pressure control means the difference between the first chamber pressure and the second chamber pressure to move the displacement or other side may be provided with a.
  • the other wall portion may be provided with a through hole for passing the connecting member.
  • the cross-sectional area of a connection member may be smaller than a movable vane, the magnitude
  • the gap formed between the connecting member and the other wall portion can be reduced, foreign matter can be prevented from entering the working chamber. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an abnormality such as the partition member being unable to move. Moreover, since the volume of a working chamber can be made small compared with the centrifugal compressor which accommodates a movable vane in a working chamber, it can further suppress that a housing enlarges. Therefore, the centrifugal compressor can be further downsized.
  • the other wall portion is provided with a partition wall member that has the through hole and is disposed between the diffuser portion and the working chamber and partitions the working chamber and the diffuser portion. May be.
  • the partition member can be removed from the other wall portion, components such as a partition member can be easily placed in the working chamber. Therefore, it is easy to assemble the centrifugal compressor and work efficiency can be improved.
  • the movable vane may be in contact with the partition member at the protruding position, and at least a portion of the partition member in contact with the movable vane may be made of an elastic body.
  • the movable vane and the partition member are brought into contact with each other, it is possible to prevent abnormal noise from being generated.
  • the movable vane and the partition member come into contact with each other, it is possible to prevent the movable vane from being worn or damaged.
  • the clearance gap between the movable vane of a protrusion position and the other wall part can be eliminated by making a movable vane and a partition member contact.
  • the gas discharged from the compressor wheel can be reliably guided between the movable vanes, the efficiency of the centrifugal compressor when the movable vanes are moved to the protruding position can be improved. Further, by bringing the movable vane and the other wall portion into contact with each other at the protruding position in this way, it is possible to prevent the position of the movable vane at the protruding position from varying from product to product. Therefore, it is possible to suppress variation in performance between products.
  • the movable vane is provided with a shaft member extending from the movable vane toward the one wall portion so as to be parallel to the moving direction of the movable vane.
  • a support hole that slidably supports the shaft member may be provided in the wall portion.
  • the spring means may be provided on the other wall portion.
  • the working chamber can be further reduced. Therefore, the centrifugal compressor can be further downsized.
  • the driving means provided in the centrifugal compressor of the present invention may be capable of driving the movable vane between the protruding position and the storage position.
  • the drive means includes an electric motor, and a cam mechanism that converts the rotational motion of the output shaft of the electric motor into a linear motion so that the movable vane is driven between the protruding position and the retracted position; May be provided.
  • the drive means includes a position switching member having an inclined surface extending in a direction inclined with respect to a moving direction of the movable vane, and a transmission member extending from the movable vane is in contact with the inclined surface; And an electric motor that drives the position switching member so that the inclined surface moves in a direction orthogonal to the moving direction of the movable vane. In this way, the movable vane may be driven by the electric motor.
  • the turbocharger of the present invention includes the above-described centrifugal compressor and a turbine, wherein the centrifugal compressor is provided in an intake passage of the internal combustion engine and the turbine is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, Exhaust energy of the internal combustion engine is recovered by a turbine, and the internal combustion engine is supercharged by rotationally driving the compressor wheel of the centrifugal compressor with the recovered exhaust energy.
  • the turbocharger of the present invention since the centrifugal compressor described above is provided, the housing of the centrifugal compressor can be prevented from becoming large. Therefore, the turbocharger can be made smaller than before.
  • the figure which expands and shows the movable vane mechanism of FIG. The figure which shows an example of the cross section of the connection member of FIG.
  • the figure which shows the other example of the cross section of the connection member of FIG. The figure which shows the centrifugal compressor which concerns on the 2nd form of this invention.
  • FIG. 1 shows a turbocharger equipped with a centrifugal compressor according to the first embodiment of the present invention.
  • the turbocharger 1 is for supercharging an internal combustion engine mounted on a vehicle.
  • the turbocharger 1 includes a turbine (not shown) provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and a centrifugal compressor (hereinafter sometimes referred to as a compressor) 10A provided in an intake passage of the internal combustion engine.
  • the exhaust energy of the internal combustion engine is recovered, and the compressor 10A is driven by the recovered exhaust energy.
  • the compressor 10A includes a housing 11 and a compressor wheel 13 that is accommodated in the housing 11 and supported by the rotary shaft 12 so as to be rotatable about the axis Ax.
  • the housing 11 includes a wheel chamber 14 that accommodates the compressor wheel 13, a spiral scroll 15 provided on the outer periphery of the wheel chamber 14, and a diffuser provided as a passage space that leads from the outlet side 13 a of the compressor wheel 13 to the scroll 15.
  • Part 16 The compressor wheel 13 is connected to a turbine wheel (both not shown) of the turbine so as to rotate integrally with the rotating shaft 12.
  • the housing 11 includes a center housing 17 that rotatably supports the rotary shaft 12, and a compressor housing 18 that is attached to the center housing 17 and forms a wheel chamber 14, a diffuser portion 16, and a scroll 15. Since these portions may be the same as those of a known turbocharger compressor, detailed description thereof is omitted.
  • the movable vane mechanism 20 is provided in the compressor 10A.
  • the movable vane mechanism 20 includes a plurality of movable vanes 21 (only one is shown in FIG. 1) and an actuator 22 as a driving unit that drives each movable vane 21.
  • Each movable vane 21 extends in the axis Ax direction between a projecting position P1 projecting from the compressor housing 18 so as to cross the diffuser section 16 and a storage position P2 accommodated in a storage section 23 provided in the compressor housing 18.
  • Each is provided so as to be movable.
  • the plurality of movable vanes 21 are provided in the diffuser portion 16 so as to be arranged at equal intervals around the axis Ax at the protruding position P1.
  • the storage portion 23 is provided in the compressor housing 18 so as to be recessed in the axial direction from the wall surface 18a forming the diffuser portion 16.
  • the diffuser portion 16 is formed of a compressor housing 18 and a center housing 17.
  • the storage unit 23 is provided in the compressor housing 18, and the actuator 22 is provided in the center housing 17. Therefore, the compressor housing 18 corresponds to one wall portion of the present invention, and the center housing 17 corresponds to the other wall portion of the present invention.
  • the actuator 22 includes a working chamber 24 provided in the center housing 17.
  • the working chamber 24 is formed over the entire circumference around the axis Ax.
  • the working chamber 24 is provided with a partition member 27 provided so as to reciprocate in the axis Ax direction within the working chamber 24 so as to divide the inside into a first chamber 25 and a second chamber 26.
  • the partition member 27 and the movable vane 21 are connected by a connecting member 28 so as to operate integrally.
  • the connecting member 28 connects the partition member 27 and the movable vane 21 via a through hole 17 a provided in the center housing 17.
  • the cross-section of the connecting member 28 may be circular as shown in FIG. 3A, or may be a wing shape as shown in FIG. 3B.
  • the connecting member 28 should be disposed so that one end to be arranged upstream of the flow faces the compressor wheel 13 and the other end faces the scroll 15 so as not to obstruct the gas flow in the diffuser section 16.
  • the through hole 17 a is provided so that its cross-sectional area has the same shape as the cross-sectional area of the connecting member 28.
  • the first chamber 25 is provided on the diffuser part side (left side in the figure) where the diffuser part 16 is located, and the second chamber 26 is on the side opposite to the diffuser part (right side in the figure) opposite to the diffuser part side. Is provided.
  • the first chamber 25 is open to the atmosphere through an open hole 25a.
  • the second chamber 26 is connected to a negative pressure source capable of lowering the pressure in the second chamber 26 via a pressure adjustment passage 29.
  • the pressure adjustment passage 29 is provided with a valve 30 that can open and close the pressure adjustment passage 29.
  • the second chamber 26 is provided with a compression spring 31 that pushes the partition member 27 toward the diffuser portion (left side in the drawing) so that the movable vane 21 moves to the storage position P2.
  • the actuator 22 when the valve 30 is opened to reduce the pressure in the second chamber 26, a pressure difference is generated between the first chamber 25 and the second chamber 26.
  • This pressure difference moves the partition member 27 to the side opposite to the diffuser part against the compression spring 31.
  • the movable vane 21 moves to the protruding position.
  • the valve 30 when the valve 30 is closed, the pressure in the second chamber 26 is increased and the pressure difference between the first chamber 25 and the second chamber 26 is reduced, so that the partition member 27 is moved to the diffuser portion side by the compression spring 31.
  • the movable vane 21 moves to the storage position.
  • the valve 30 functions as the pressure control means of the present invention by controlling the pressure difference between the first chamber 25 and the second chamber 26 in this way.
  • the storage portion 23 for accommodating the movable vane 21 is provided in the compressor housing 18 and the actuator 22 is provided in the center housing 17, only one side of the diffuser portion 16 has an axis line. It can prevent becoming long in the Ax direction. Further, since the volume of the storage unit 23 may be slightly larger than the volume of the movable vane 21, it is possible to prevent the storage unit 23 from becoming unnecessarily large. Furthermore, the volume of the working chamber 24 can be reduced as compared with the case where the movable vane 21 is accommodated in the working chamber 24. As a result, the housing 11 can be prevented from becoming large, and the compressor 10A can be downsized.
  • the cross-sectional area of the through hole 17a provided in the center housing 17 can be reduced.
  • part of the exhaust gas in the intake passage is recirculated or blow-by gas is introduced.
  • the exhaust gas contains particulate matter
  • the blow-by gas contains oil. Therefore, these particulate matter and oil flow into the compressor 10A.
  • the cross-sectional area of the through hole 17a can be reduced, it is possible to sufficiently suppress the particulate matter and oil from entering the working chamber 24 through the gap between the through hole 17a and the connecting member 28. Therefore, it can suppress that the compression spring 32 deteriorates or the partition member 27 adheres with these particulate matter and oil.
  • FIG. 10B (Second form) A compressor 10B according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, in this figure, a part of cross section of the compressor 10B is shown. Further, in this embodiment, the same reference numerals are given to portions common to the first embodiment, and description thereof is omitted.
  • the center housing 17 is provided with an operation hole 41 that becomes the operation chamber 24.
  • the operation hole 41 is provided so as to open to the diffuser portion 16.
  • a bushing 42 as a partition member is attached to the working hole 41 so as to close the opening of the hole 41, thereby forming a working chamber 24.
  • the bushing 42 is attached to the center housing 17 so that the wall surface forming the diffuser portion 16 is not uneven. As described above, the bushing 42 is disposed between the diffuser portion 16 and the working chamber 24 to partition the diffuser portion 16 and the working chamber 24. As shown in this figure, the through hole 17 a is provided in the bushing 42.
  • the working chamber 24 can be opened by removing the compressor housing 18 and the bushing 42, respectively. Therefore, components such as a partition member and a compression spring can be easily placed in the working chamber 24. As a result, the compressor 10B can be easily assembled and work efficiency can be improved.
  • FIG. 10C A compressor 10C according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the same reference numerals are given to the portions common to the other embodiments described above, and the description is omitted.
  • the third embodiment is different in that the working chamber 41 is formed by closing the working hole 41 with a bushing 51 larger than the movable vane 21.
  • the movable vane 21 contacts the center housing 17 at the protruding position P1.
  • the bushing 51 is made of an elastic body such as rubber. Further, the bushing 51 is provided so that the entire end surface of the movable vane 21 on the center housing 17 side comes into contact with the bushing 51 when the movable vane 21 moves to the protruding position P1.
  • the compressor 10C of the third embodiment it is possible to prevent abnormal noise from being generated even when the movable vane 21 and the bushing 51 come into contact with each other. Further, even when the movable vane 21 and the bushing 51 come into contact with each other, the movable vane 21 can be prevented from being worn or damaged.
  • the movable vane 21 since the movable vane 21 contacts the bushing 51 at the protruding position P1, there is no gap between the movable vane 21 and the bushing 51. In this case, since the gas discharged from the compressor wheel 13 can be reliably guided between the movable vanes, the efficiency of the compressor 10C when the movable vane 21 is moved to the protruding position P1 can be improved.
  • the position of the movable vane 21 at the protruding position P1 can be prevented from varying from product to product. Therefore, it is possible to suppress variation in performance for each product.
  • FIG. 10D A compressor 10D according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a part of cross section of compressor 10D is shown.
  • the same reference numerals are given to the portions common to the other embodiments described above, and the description is omitted.
  • the support shaft 61 as a shaft member extended toward the compressor housing 18 side from the movable vane 21 is provided.
  • the support shaft 61 is provided on the movable vane 21 so as to be coaxial with the connecting member 28.
  • the compressor housing 18 is provided with a support hole 62 that slidably supports the support shaft 61.
  • the movable vane 21 is supported by both the center housing 17 and the compressor housing 18. That is, the movable vane 21 is supported at both ends.
  • the friction between the connecting member 28 and the center housing 17 can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the driving force required to drive the movable vane 21 from the storage position P2 to the protruding position P1. Therefore, the actuator 22 can be reduced in size. As a result, the compressor 10D can be further downsized. Further, wear of the connecting member 28 and the center housing 17 can be suppressed by reducing the friction in this way.
  • a compressor 10E according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a part of cross section of the compressor 10E is shown.
  • the same reference numerals are given to the portions common to the other embodiments described above, and the description is omitted.
  • the fifth embodiment differs from the other embodiments described above in that a compression spring 71 is provided in the storage portion 23 instead of the compression spring 31 of the second chamber 26.
  • the compression spring 71 pushes the movable vane 21 toward the center housing 17 so that the movable vane 21 moves from the storage position P2 to the protruding position P1.
  • the second chamber 26 of the actuator 22 is connected via a pressure adjusting passage 29 and a pressurizing source capable of increasing the pressure in the second chamber 26 from the atmospheric pressure.
  • the valve 30 when the valve 30 is opened and the pressure in the second chamber 26 becomes higher than the atmospheric pressure, the partition member 27 moves to the diffuser portion side due to the pressure difference between the first chamber 25 and the second chamber 26. . As a result, the movable vane 21 is moved to the storage position P2.
  • the valve 30 is closed, the pressure difference between the first chamber 25 and the second chamber 26 is reduced, so that the movable vane 21 is moved to the protruding position P1 by the compression spring 71.
  • the compression spring 71 is provided on the compressor housing 18 side, the working chamber 24 can be further reduced. Therefore, the compressor 10E can be further downsized.
  • the present invention can be implemented in various forms without being limited to the above-described forms. For example, you may combine each form mentioned above in the range which does not interfere mutually. For example, the third form and the fourth form may be combined, and the third form, the fourth form, and the fifth form may be combined.
  • the actuator is provided in the center housing and the storage portion is provided in the compressor housing.
  • the arrangement of the actuator and the storage portion may be reversed. That is, the storage portion may be provided in the center housing, and the actuator may be provided in the compressor housing.
  • the several movable vane was driven with the common actuator, you may provide an actuator for every movable vane.
  • the driving means for driving the movable vane is not limited to one that generates a driving force using a pressure difference, and various driving devices capable of reciprocating the movable vane may be used.
  • the movable vane may be driven using an electric motor.
  • a cam 82 is provided on the output shaft 81 a of the electric motor 81.
  • the movable vane 21 may be driven by switching the position of the cam 82 with the electric motor 81.
  • a wedge-shaped position switching member 91 having an inclined surface 91a extending in a direction inclined with respect to the moving direction of the movable vane 21 is provided.
  • the movable vane 21 may be driven by moving to.
  • FIG. 8 In addition, what is necessary is just to round the part which contacts the position switching member 91 among the connection members 28.
  • a gear 92a is provided on the output shaft of the electric motor 92, and the position switching member 91 is driven by the gear 92a.
  • the electric motor 81 and the cam 82 correspond to the drive means of the present invention
  • the position switching member 91 and the electric motor 92 correspond to the drive means of the present invention.
  • the connecting member 28 corresponds to the transmission member of the present invention.
  • the movable vane and the drive mechanism of the movable vane of the present invention may be provided in a turbocharger turbine.

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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

遠心圧縮機及びターボ過給機
　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。

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。
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