WO2021070499A1 - 遠心圧縮機 - Google Patents

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WO2021070499A1
WO2021070499A1 PCT/JP2020/032199 JP2020032199W WO2021070499A1 WO 2021070499 A1 WO2021070499 A1 WO 2021070499A1 JP 2020032199 W JP2020032199 W JP 2020032199W WO 2021070499 A1 WO2021070499 A1 WO 2021070499A1
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WO
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flow path
movable member
compressor
housing
hole
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PCT/JP2020/032199
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淳 米村
亮太 崎坂
藤原 隆
隆弘 馬場
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株式会社Ihi
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the centrifugal compressor is equipped with a compressor housing in which an intake flow path is formed.
  • a compressor impeller is arranged in the intake flow path. When the flow rate of air flowing into the compressor impeller decreases, a phenomenon called surging occurs.
  • Patent Document 1 discloses a centrifugal compressor in which a circulation flow path is formed in a compressor housing.
  • the circulation flow path recirculates a part of the air flowing through the compressor impeller to the upstream side of the compressor impeller.
  • the flow rate of air on the upstream side of the compressor impeller increases when the flow rate is small, and the occurrence of surging can be suppressed.
  • Patent Document 1 by suppressing the occurrence of surging, the operating region of the centrifugal compressor can be expanded to the small flow rate side. However, the air refluxed to the upstream side of the compressor impeller by the circulation flow path mixes with the air flowing through the intake flow path, and a mixing loss occurs. Therefore, Patent Document 1 has a problem that the compressor efficiency of the centrifugal compressor is lowered.
  • An object of the present disclosure is to provide a centrifugal compressor capable of suppressing a decrease in compressor efficiency.
  • the centrifugal compressor includes a housing in which an intake flow path is formed, a compressor impeller arranged in the intake flow path, and a diameter of the compressor impeller rather than the intake flow path. It is provided at the downstream position facing the compressor impeller in the radial direction, and the circulation flow path connected to the intake flow path at the upstream position on the upstream side of the compressor impeller from the downstream position, and is arranged at the upstream position.
  • the circulation flow path is closed by the main body portion including the main body portion having a protruding portion, and the protruding portion is located in the intake flow path, and the protruding portion is retracted from the intake flow path and the circulation flow path is provided. Is provided with a movable member that can be moved to a retracted position that communicates with the intake flow path.
  • the main body portion includes a curved portion extending in the circumferential direction of the compressor impeller, and a recessed portion may be formed on the inner peripheral surface of the curved portion.
  • a drive control unit that drives the movable member to the retracted position or the protruding position may be further provided based on the compressor efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the turbocharger.
  • FIG. 2 is an extracted view of the broken line portion of FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the members constituting the link mechanism.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the first movable member and the second movable member shown in FIG. 2 have moved inward in the radial direction.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a first diagram for explaining the operation of the link mechanism (aperture mechanism).
  • FIG. 7 is a second diagram for explaining the operation of the link mechanism.
  • FIG. 8 is a third diagram for explaining the operation of the link mechanism.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an operating region of a centrifugal compressor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the turbocharger TC.
  • the arrow L direction shown in FIG. 1 will be described as the left side of the turbocharger TC.
  • the arrow R direction shown in FIG. 1 will be described as the right side of the turbocharger TC.
  • the compressor housing 100 side which will be described later, functions as a centrifugal compressor CC.
  • the centrifugal compressor CC will be described as being driven by the turbine impeller 8 described later.
  • the present invention is not limited to this, and the centrifugal compressor CC may be driven by an engine (not shown) or an electric motor (motor) (not shown).
  • the centrifugal compressor CC may be incorporated in a device other than the turbocharger TC, or may be a single unit.
  • the supercharger TC includes a supercharger main body 1.
  • the turbocharger main body 1 includes a bearing housing 2, a turbine housing 4, a compressor housing (housing) 100, a link mechanism 200, and a drive control unit 300. Details of the link mechanism 200 and the drive control unit 300 will be described later.
  • a turbine housing 4 is connected to the left side of the bearing housing 2 by a fastening bolt 3.
  • a compressor housing 100 is connected to the right side of the bearing housing 2 by a fastening bolt 5.
  • a housing hole 2a is formed in the bearing housing 2.
  • the accommodating hole 2a penetrates the supercharger TC in the left-right direction.
  • a bearing 6 is arranged in the accommodating hole 2a.
  • FIG. 1 shows a full floating bearing as an example of the bearing 6.
  • the bearing 6 may be another radial bearing such as a semi-floating bearing or a rolling bearing.
  • a part of the shaft 7 is arranged in the accommodating hole 2a.
  • the shaft 7 is rotatably supported by a bearing 6.
  • a turbine impeller 8 is provided at the left end of the shaft 7.
  • the turbine impeller 8 is rotatably housed in the turbine housing 4.
  • a compressor impeller 9 is provided at the right end of the shaft 7.
  • the compressor impeller 9 is rotatably housed in the compressor housing 100.
  • An intake port 10 is formed in the compressor housing 100.
  • the intake port 10 opens on the right side of the turbocharger TC.
  • the intake port 10 is connected to an air cleaner (not shown).
  • a diffuser flow path 11 is formed between the bearing housing 2 and the compressor housing 100.
  • the diffuser flow path 11 boosts air.
  • the diffuser flow path 11 is formed in an annular shape from the inside to the outside in the radial direction (hereinafter, simply referred to as the radial direction) of the shaft 7 (compressor impeller 9).
  • the diffuser flow path 11 communicates with the intake port 10 via the compressor impeller 9 inside in the radial direction.
  • a compressor scroll flow path 12 is formed in the compressor housing 100.
  • the compressor scroll flow path 12 is formed in an annular shape.
  • the compressor scroll flow path 12 is located, for example, radially outside the compressor impeller 9.
  • the compressor scroll flow path 12 communicates with an engine intake port (not shown) and a diffuser flow path 11.
  • the intake air is pressurized and accelerated in the process of flowing between the blades of the compressor impeller 9.
  • the pressurized and accelerated air is boosted in the diffuser flow path 11 and the compressor scroll flow path 12.
  • the boosted air flows out from a discharge port (not shown) and is guided to the intake port of the engine.
  • the supercharger TC includes a centrifugal compressor (compressor) CC.
  • the centrifugal compressor CC includes a compressor housing 100, a compressor impeller 9, a compressor scroll flow path 12, a link mechanism 200 described later, and a drive control unit 300.
  • An exhaust port 13 is formed in the turbine housing 4.
  • the exhaust port 13 opens on the left side of the turbocharger TC.
  • the exhaust port 13 is connected to an exhaust gas purification device (not shown).
  • a communication flow path 14 and a turbine scroll flow path 15 are formed in the turbine housing 4.
  • the turbine scroll flow path 15 is located outside the turbine impeller 8 in the radial direction.
  • the communication flow path 14 is located between the turbine impeller 8 and the turbine scroll flow path 15.
  • the turbine scroll flow path 15 communicates with a gas inflow port (not shown). Exhaust gas discharged from an engine exhaust manifold (not shown) is guided to the gas inlet.
  • the communication flow path 14 communicates the turbine scroll flow path 15 with the exhaust port 13 via the turbine impeller 8.
  • the exhaust gas guided from the gas inflow port to the turbine scroll flow path 15 is guided to the exhaust port 13 via the communication flow path 14 and the blades of the turbine impeller 8.
  • the exhaust gas rotates the turbine impeller 8 in its distribution process.
  • the rotational force of the turbine impeller 8 is transmitted to the compressor impeller 9 via the shaft 7. As described above, the air is boosted by the rotational force of the compressor impeller 9 and guided to the intake port of the engine.
  • FIG. 2 is an extracted view of the broken line portion of FIG.
  • the compressor housing 100 includes a first housing member 110 and a second housing member 120.
  • the first housing member 110 is located on the right side (the side separated from the bearing housing 2) in FIG. 2 with respect to the second housing member 120.
  • the second housing member 120 is connected to the bearing housing 2.
  • the first housing member 110 is connected to the second housing member 120.
  • the first housing member 110 has a roughly cylindrical shape.
  • a through hole 111 is formed in the first housing member 110.
  • the first housing member 110 has an end face 112 on the side close to (connecting) with the second housing member 120.
  • the first housing member 110 has an end face 113 on the side separated from the second housing member 120.
  • An intake port 10 is formed on the end surface 113.
  • the through hole 111 extends from the end face 112 to the end face 113 along the rotation axis direction (hereinafter, simply referred to as the rotation axis direction) of the shaft 7 (compressor impeller 9). That is, the through hole 111 penetrates the first housing member 110 in the rotation axis direction.
  • the through hole 111 has an intake port 10 at the end surface 113.
  • the through hole 111 has a parallel portion 111a and a reduced diameter portion 111b.
  • the parallel portion 111a is located closer to the end face 113 than the reduced diameter portion 111b.
  • the inner diameter of the parallel portion 111a is substantially constant over the direction of the rotation axis.
  • the reduced diameter portion 111b is located closer to the end face 112 than the parallel portion 111a.
  • the reduced diameter portion 111b is continuous with the parallel portion 111a. In the reduced diameter portion 111b, the inner diameter of the portion continuous with the parallel portion 111a is approximately equal to the inner diameter of the parallel portion 111a.
  • the inner diameter of the reduced diameter portion 111b becomes smaller as it is separated from the parallel portion 111a (closer to the end face 112).
  • a notch 112a is formed on the end face 112.
  • the cutout portion 112a is recessed from the end face 112 to the end face 113 side.
  • the cutout portion 112a is formed on the outer peripheral portion of the end face 112.
  • the cutout portion 112a is, for example, generally annular when viewed from the direction of the rotation axis.
  • a storage chamber AC is formed on the end face 112.
  • the accommodation chamber AC is formed on the intake port 10 side of the intake flow path 130 with respect to the leading edge LE of the blades of the compressor impeller 9 in the first housing member 110.
  • the accommodation chamber AC includes an accommodation groove 112b, a bearing hole 112d, and an accommodation hole 115, which will be described later.
  • the accommodating groove 112b is formed on the end face 112.
  • the accommodating groove 112b is located between the notch 112a and the through hole 111.
  • the accommodating groove 112b is recessed from the end surface 112 to the end surface 113 side.
  • the accommodating groove 112b is, for example, generally annular when viewed from the direction of the rotation axis.
  • the accommodating groove 112b communicates with the through hole 111 on the inner side in the radial direction.
  • a bearing hole 112d is formed in the wall surface 112c on the end face 113 side of the accommodating groove 112b.
  • the bearing hole 112d extends in the rotation axis direction from the wall surface 112c toward the end surface 113 side.
  • Two bearing holes 112d are provided so as to be separated from each other in the rotation direction (hereinafter, simply referred to as the rotation direction and the circumferential direction) of the shaft 7 (compressor impeller 9).
  • the two bearing holes 112d are arranged at positions offset by 180 degrees in the rotational direction.
  • a through hole 121 is formed in the second housing member 120.
  • the second housing member 120 has an end face 122 on the side close to (connecting) with the first housing member 110.
  • the second housing member 120 has an end surface 123 on a side separated from the first housing member 110 (a side connected to the bearing housing 2).
  • the through hole 121 extends from the end face 122 to the end face 123 along the rotation axis direction. That is, the through hole 121 penetrates the second housing member 120 in the rotation axis direction.
  • the inner diameter of the end portion of the through hole 121 on the end face 122 side is approximately equal to the inner diameter of the end portion of the through hole 111 on the end face 112 side.
  • a shroud portion 121a is formed on the inner wall of the through hole 121.
  • the shroud portion 121a faces the compressor impeller 9 from the outside in the radial direction.
  • the outer diameter of the compressor impeller 9 increases as the distance from the leading edge LE of the blades of the compressor impeller 9 increases.
  • the inner diameter of the shroud portion 121a increases as it is separated from the end face 122 (closer to the end face 123).
  • a housing groove 122a is formed on the end face 122.
  • the accommodating groove 122a is recessed from the end surface 122 toward the end surface 123.
  • the accommodating groove 122a is, for example, generally annular when viewed from the direction of the rotation axis.
  • the first housing member 110 is inserted into the accommodating groove 122a.
  • the end surface 112 of the first housing member 110 comes into contact with the wall surface 122b of the accommodating groove 122a on the end surface 123 side.
  • a storage chamber AC is formed between the first housing member 110 (wall surface 112c) and the second housing member 120 (wall surface 122b).
  • the intake flow path 130 is formed by the through hole 111 of the first housing member 110 and the through hole 121 of the second housing member 120. In this way, the intake flow path 130 is formed in the compressor housing 100.
  • the intake flow path 130 communicates from an air cleaner (not shown) to the diffuser flow path 11 via the intake port 10.
  • the air cleaner side of the intake flow path 130 is referred to as the upstream side of the intake air (hereinafter, also simply referred to as the upstream side)
  • the diffuser flow path 11 side of the intake flow path 130 is also referred to as the downstream side of the intake air (hereinafter, simply referred to as the downstream side). ).
  • the compressor impeller 9 is arranged in the intake flow path 130.
  • the intake flow path 130 (through holes 111, 121) has a cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis direction, for example, a circle centered on the rotation axis of the compressor impeller 9.
  • the cross-sectional shape of the intake flow path 130 is not limited to this, and may be, for example, an elliptical shape.
  • a sealing material (not shown) is arranged in the cutout portion 112a of the first housing member 110.
  • the sealing material suppresses the flow rate of air flowing through the gap between the first housing member 110 and the second housing member 120.
  • the structure of the cutout portion 112a and the sealing material is not essential.
  • the circulation flow path 140 is formed in the compressor housing 100.
  • the circulation flow path 140 is arranged radially outside the intake flow path 130.
  • the circulation flow path 140 includes a communication hole 142, a downstream slit 144, and an upstream slit 146 (accommodation chamber AC).
  • the communication hole 142 is formed on the wall surface 122b of the second housing member 120.
  • the communication hole 142 is a non-penetrating hole recessed from the wall surface 122b (end surface 122) to the end surface 123 side.
  • the communication hole 142 has a bottom surface 142a.
  • the communication hole 142 is formed between the wall surface 112c and the bottom surface 142a when the first housing member 110 is connected to the second housing member 120. That is, the communication hole 142 constitutes a part of the accommodation chamber AC.
  • the communication hole 142 extends in the direction of the rotation axis. However, the communication hole 142 may extend in a direction inclined from the rotation axis direction.
  • the communication hole 142 is arranged radially outside the through hole 121.
  • the communication hole 142 is, for example, generally annular when viewed from the direction of the rotation axis.
  • Ribs are formed on the second housing member 120.
  • the ribs are arranged in the communication holes 142.
  • the rib connects the outer wall portion (diameter outer portion) and the inner wall portion (diameter inner portion) of the second housing member 120 partitioned by the communication hole 142.
  • a plurality of ribs are arranged apart from each other in the circumferential direction.
  • the inner wall portion of the second housing member 120 is supported by the outer wall portion via ribs.
  • the rib is integrally formed with the outer wall portion and the inner wall portion of the second housing member 120. However, the inner wall portion may be formed separately from the outer wall portion (second housing member 120).
  • the downstream slit 144 is formed in the shroud portion 121a of the second housing member 120.
  • the downstream slit 144 connects (communicates) the communication hole 142 and the through hole 121.
  • the downstream slit 144 extends radially.
  • the downstream slit 144 is, for example, generally annular when viewed from the direction of the rotation axis.
  • the downstream slit 144 is arranged at a position facing the blades of the compressor impeller 9 (hereinafter, also referred to as a downstream position) in the radial direction.
  • the upstream slit 146 is formed between the wall surface 122b of the second housing member 120 and the wall surface 112c of the first housing member 110. That is, the upstream slit 146 forms a part of the accommodation chamber AC.
  • the upstream slit 146 connects (communicates) the communication hole 142 and the through hole 111.
  • the upstream slit 146 extends radially.
  • the upstream slit 146 is, for example, generally annular when viewed from the direction of the rotation axis.
  • the upstream slit 146 is arranged on the upstream side (hereinafter, also referred to as an upstream position) of the intake air from the front edge (leading edge) LE of the blade of the compressor impeller 9.
  • the circulation flow path 140 is formed by the communication hole 142, the downstream slit 144, and the upstream slit 146 (accommodation chamber AC).
  • the circulation flow path 140 communicates with the intake flow path 130 on the downstream side of the intake air from the leading edge LE of the blades of the compressor impeller 9 via the downstream side slit 144.
  • the circulation flow path 140 communicates with the intake flow path 130 on the upstream side of the intake air from the leading edge LE of the blades of the compressor impeller 9 via the upstream side slit 146.
  • the circulation flow path 140 is connected to the intake flow path 130 at a downstream position that faces the compressor impeller 9 in the radial direction and at an upstream position on the upstream side of the compressor impeller 9 from the downstream position.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the members constituting the link mechanism 200.
  • the link mechanism 200 includes a first housing member 110, a first movable member 210, a second movable member 220, a connecting member 230, and a rod 240.
  • the link mechanism 200 is arranged on the intake port 10 side (upstream side) of the intake flow path 130 from the compressor impeller 9 in the direction of the rotation axis.
  • the first movable member 210 is arranged in the accommodation groove 112b (accommodation chamber AC). Specifically, the first movable member 210 is arranged between the wall surface 112c of the accommodating groove 112b and the wall surface 122b of the accommodating groove 122a (see FIG. 2) in the direction of the rotation axis.
  • the first movable member 210 has a main body portion B1.
  • the main body portion B1 includes a curved portion 211 and an arm portion 212.
  • the curved portion 211 extends in the circumferential direction of the compressor impeller 9.
  • the curved portion 211 has a substantially semi-arc shape.
  • one end surface 211a and the other end surface 211b in the circumferential direction extend parallel to the radial direction and the rotation axis direction.
  • the one end surface 211a and the other end surface 211b may be inclined with respect to the radial direction and the rotation axis direction.
  • An arm portion 212 is provided on one end surface 211a side of the curved portion 211.
  • the arm portion 212 extends radially outward from the outer peripheral surface 211c of the curved portion 211.
  • the arm portion 212 extends in a direction inclined with respect to the radial direction (second movable member 220 side).
  • the curved portion 211 has a recessed portion 211e formed on the inner peripheral surface 211d.
  • the recessed portion 211e is recessed from the inner peripheral surface 211d of the curved portion 211 toward the outer peripheral surface 211c side.
  • the recessed portion 211e is formed on the side of the curved portion 211 close to the second housing member 120 in the direction of the rotation axis.
  • the recessed portion 211e is open to the surface of the curved portion 211 that is separated from the first housing member 110 (the surface facing the second housing member 120).
  • the recessed portion 211e is recessed from the surface of the curved portion 211 that is separated from the first housing member 110 toward the facing surface that faces the first housing member 110.
  • the second movable member 220 is arranged in the accommodation groove 112b (accommodation chamber AC). Specifically, the second movable member 220 is arranged between the wall surface 112c of the accommodating groove 112b and the wall surface 122b of the accommodating groove 122a (see FIG. 2) in the rotation axis direction.
  • the second movable member 220 has a main body portion B2.
  • the main body portion B2 includes a curved portion 221 and an arm portion 222.
  • the curved portion 221 extends in the circumferential direction of the compressor impeller 9.
  • the curved portion 221 has a substantially semi-arc shape.
  • the one end surface 221a and the other end surface 221b in the circumferential direction extend parallel to the radial direction and the rotation axis direction.
  • the one end surface 221a and the other end surface 221b may be inclined with respect to the radial direction and the rotation axis direction.
  • An arm portion 222 is provided on one end surface 221a side of the curved portion 221.
  • the arm portion 222 extends radially outward from the outer peripheral surface 221c of the curved portion 221.
  • the arm portion 222 extends in a direction inclined with respect to the radial direction (the first movable member 210 side).
  • the curved portion 221 has a recessed portion 221e formed on the inner peripheral surface 221d.
  • the recessed portion 221e is recessed from the inner peripheral surface 221d of the curved portion 221 toward the outer peripheral surface 221c side.
  • the recessed portion 221e is formed on the side of the curved portion 221 close to the second housing member 120 in the direction of the rotation axis.
  • the recessed portion 221e is open to the surface of the curved portion 221 that is separated from the first housing member 110 (the surface facing the second housing member 120).
  • the recessed portion 221e is recessed from the surface of the curved portion 221 on the side separated from the first housing member 110 toward the facing surface facing the first housing member 110.
  • the curved portion 211 faces the curved portion 221 with the rotation center (intake flow path 130) of the compressor impeller 9 interposed therebetween.
  • the one end surface 211a of the curved portion 211 faces the other end surface 221b of the curved portion 221 in the circumferential direction.
  • the other end surface 211b of the curved portion 211 faces the one end surface 221a of the curved portion 221 in the circumferential direction.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 are configured such that the curved portions 211 and 221 are movable in the radial direction, as will be described in detail later.
  • the connecting member 230 is connected to the first movable member 210 and the second movable member 220.
  • the connecting member 230 is located closer to the intake port 10 than the first movable member 210 and the second movable member 220.
  • the connecting member 230 has an approximately arc shape.
  • the connecting member 230 has a first bearing hole 231 formed on one end side in the circumferential direction and a second bearing hole 232 formed on the other end side.
  • the first bearing hole 231 and the second bearing hole 232 open in the end surface 233 on the side of the first movable member 210 and the second movable member 220 of the connecting member 230.
  • the first bearing hole 231 and the second bearing hole 232 extend in the rotation axis direction.
  • the first bearing hole 231 and the second bearing hole 232 are composed of non-penetrating holes.
  • the first bearing hole 231 and the second bearing hole 232 may penetrate the connecting member 230 in the rotation axis direction.
  • a rod connecting portion 234 is formed between the first bearing hole 231 and the second bearing hole 232.
  • the rod connecting portion 234 is formed on the end surface 235 of the connecting member 230 opposite to the first movable member 210 and the second movable member 220.
  • the rod connecting portion 234 projects from the end face 235 in the rotation axis direction.
  • the rod connecting portion 234 has, for example, a roughly cylindrical shape.
  • the rod 240 has a roughly cylindrical shape.
  • the rod 240 has a flat surface portion 241 formed at one end and a connecting portion 243 formed at the other end.
  • the flat surface portion 241 extends in the plane direction substantially perpendicular to the rotation axis direction.
  • a bearing hole 242 is opened in the flat surface portion 241.
  • the bearing hole 242 extends in the direction of the rotation axis.
  • the connecting portion 243 has a connecting hole 243a.
  • An actuator described later is connected to the connecting portion 243 (connecting hole 243a).
  • the bearing hole 242 is, for example, an elongated hole whose length in the direction perpendicular to the rotation axis direction and the axis direction of the rod 240 (the left-right direction in FIG. 6 described later) is longer than the length in the axial direction of the rod 240. May be good.
  • a rod large diameter portion 244 and two rod small diameter portions 245 are formed between the flat surface portion 241 and the connecting portion 243.
  • the rod large diameter portion 244 is arranged between the two rod small diameter portions 245.
  • the rod small diameter portion 245 on the flat surface portion 241 side connects the rod large diameter portion 244 and the flat surface portion 241.
  • the rod small diameter portion 245 on the connecting portion 243 side connects the rod large diameter portion 244 and the connecting portion 243.
  • the outer diameter of the rod large diameter portion 244 is larger than the outer diameter of the two rod small diameter portions 245.
  • An insertion hole 114 is formed in the first housing member 110.
  • One end 114a of the insertion hole 114 opens to the outside of the first housing member 110.
  • the insertion hole 114 extends in a plane direction perpendicular to the rotation axis direction, for example.
  • the insertion hole 114 is located outside the through hole 111 (intake flow path 130) in the radial direction.
  • the flat surface portion 241 side of the rod 240 is inserted into the insertion hole 114.
  • the rod large diameter portion 244 is guided by the inner wall surface of the insertion hole 114. The movement of the rod 240 other than the central axial direction of the insertion hole 114 (the central axial direction of the rod 240) is restricted.
  • a housing hole 115 is formed in the first housing member 110.
  • the accommodating hole 115 opens in the wall surface 112c of the accommodating groove 112b.
  • the accommodating hole 115 is recessed from the wall surface 112c toward the intake port 10.
  • the accommodating hole 115 is located on the side (second housing member 120 side) separated from the intake port 10 from the insertion hole 114.
  • the accommodating hole 115 has an approximately arc shape when viewed from the direction of the rotation axis.
  • the accommodating hole 115 extends longer in the circumferential direction than the connecting member 230.
  • the accommodating hole 115 is separated from the bearing hole 112d in the circumferential direction.
  • a communication hole 116 is formed in the first housing member 110.
  • the communication hole 116 communicates the insertion hole 114 and the accommodating hole 115.
  • the communication hole 116 is formed in an approximately intermediate portion in the circumferential direction of the accommodating hole 115.
  • the communication hole 116 is, for example, an elongated hole extending substantially parallel to the extending direction of the insertion hole 114.
  • the width of the communication hole 116 in the longitudinal direction (extending direction) is larger than the width in the lateral direction (direction perpendicular to the extending direction).
  • the width of the insertion hole 114 in the lateral direction is larger than the outer diameter of the rod connecting portion 234 of the connecting member 230.
  • the connecting member 230 is accommodated in the accommodating hole 115 (accommodation chamber AC). In this way, the first movable member 210, the second movable member 220, and the connecting member 230 are arranged in the accommodation chamber AC formed in the first housing member 110.
  • the accommodation hole 115 has a longer circumferential length and a larger radial width than the connecting member 230. Therefore, the connecting member 230 is allowed to move in the plane direction perpendicular to the rotation axis direction inside the accommodating hole 115.
  • the rod connection portion 234 is inserted into the insertion hole 114 from the communication hole 116.
  • the flat surface portion 241 of the rod 240 is inserted into the insertion hole 114.
  • the bearing hole 242 of the flat surface portion 241 faces the communication hole 116.
  • the rod connecting portion 234 is inserted (connected) into the bearing hole 242.
  • the rod connecting portion 234 is pivotally supported in the bearing hole 242.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the first movable member 210 and the second movable member 220 shown in FIG. 2 have moved inward in the radial direction.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 are housed in the storage chamber AC and are not exposed (protruded) in the intake flow path 130.
  • a part of the first movable member 210 and the second movable member 220 is exposed (protruded) in the intake flow path 130, and the other part is housed in the storage chamber AC.
  • the bottom surfaces of the recessed portions 211e and 221e are approximately flush with the inner peripheral surfaces of the through holes 111 and 121.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • the first movable member 210 has a connecting shaft portion 213 and a rotating shaft portion 214.
  • the connecting shaft portion 213 and the rotating shaft portion 214 project from the end surface of the first movable member 210 on the intake port 10 side (the wall surface 112c side of the accommodating groove 112b) in the rotation axis direction.
  • the connecting shaft portion 213 and the rotating shaft portion 214 extend to the inner side of the paper surface in FIG.
  • the rotating shaft portion 214 extends parallel to the connecting shaft portion 213.
  • the connecting shaft portion 213 and the rotating shaft portion 214 have a substantially cylindrical shape.
  • the outer diameter of the connecting shaft portion 213 is smaller than the inner diameter of the first bearing hole 231 of the connecting member 230.
  • the connecting shaft portion 213 is inserted into the first bearing hole 231.
  • the connecting shaft portion 213 is rotatably supported in the first bearing hole 231.
  • the outer diameter of the rotating shaft portion 214 is smaller than the inner diameter of the bearing hole 112d of the first housing member 110.
  • the rotating shaft portion 214 is inserted into the bearing hole 112d on the vertically upper side (the side close to the rod 240) of the two bearing holes 112d.
  • the rotating shaft portion 214 is rotatably supported in the bearing hole 112d.
  • the rotation shaft portion 214 connects the first movable member 210 and the wall surface 112c facing the first movable member 210 in the rotation axis direction.
  • the second movable member 220 has a connecting shaft portion 223 and a rotating shaft portion 224.
  • the connecting shaft portion 223 and the rotating shaft portion 224 project from the end surface of the second movable member 220 on the intake port 10 side (the wall surface 112c side of the accommodating groove 112b) in the rotation axis direction.
  • the connecting shaft portion 223 and the rotating shaft portion 224 extend to the back side of the paper surface in FIG.
  • the rotating shaft portion 224 extends parallel to the connecting shaft portion 223.
  • the connecting shaft portion 223 and the rotating shaft portion 224 have a substantially cylindrical shape.
  • the outer diameter of the connecting shaft portion 223 is smaller than the inner diameter of the second bearing hole 232 of the connecting member 230.
  • the connecting shaft portion 223 is inserted into the second bearing hole 232.
  • the connecting shaft portion 223 is rotatably supported by the second bearing hole 232.
  • the outer diameter of the rotating shaft portion 224 is smaller than the inner diameter of the bearing hole 112d of the first housing member 110.
  • the rotating shaft portion 224 is inserted into the bearing hole 112d on the vertically lower side (the side separated from the rod 240) of the two bearing holes 112d.
  • the rotating shaft portion 224 is rotatably supported in the bearing hole 112d.
  • the rotation shaft portion 224 connects the second movable member 220 and the wall surface 112c facing the second movable member 220 in the rotation axis direction.
  • the link mechanism 200 is composed of a four-section link mechanism.
  • the four links (sections) are a first movable member 210, a second movable member 220, a first housing member 110, and a connecting member 230. Since the link mechanism 200 is composed of a four-section link mechanism, it is a limited chain and has one degree of freedom and is easy to control.
  • the drive control unit 300 is a microcomputer including a central processing unit (CPU), a ROM in which programs and the like are stored, a RAM as a work area, and the like.
  • the drive control unit 300 controls the drive of the link mechanism 200.
  • the drive control unit 300 includes a state of the centrifugal compressor CC (for example, the rotation speed of the shaft 7, the flow rate and the pressure ratio of the centrifugal compressor CC, etc.) and a state of the engine (not shown) (for example, the engine speed and the engine).
  • a signal output from a sensor (not shown) that detects (load, etc.) is input.
  • the drive control unit 300 controls the drive of the link mechanism 200 based on the signals output from each sensor.
  • FIG. 6 is a first diagram for explaining the operation of the link mechanism 200.
  • FIGS. 6, 7, and 8 a view of the link mechanism 200 as viewed from the intake port 10 side is shown.
  • one end of the drive shaft 251 of the actuator 250 is connected to the connecting portion 243 of the rod 240.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 are in contact with each other.
  • the protruding portion 215 which is an inner portion in the radial direction of the first movable member 210, protrudes (exposed) into the intake flow path 130.
  • the protruding portion 225 which is an inner portion in the radial direction, protrudes (exposed) into the intake flow path 130.
  • the positions of the first movable member 210 and the second movable member 220 at this time are referred to as protrusion positions (or aperture positions).
  • annular hole 260 is formed by the protrusion 215 and the protrusion 225.
  • the inner diameter of the annular hole 260 is smaller than the inner diameter of the portion of the intake flow path 130 where the protruding portions 215 and 225 protrude.
  • the inner diameter of the annular hole 260 is smaller than, for example, the inner diameter of any portion of the intake flow path 130.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 are arranged in the upstream slit 146 (upstream position).
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 at least a part of the inner peripheral surfaces 211d and 221d (see FIG. 3) (in the present embodiment, the protruding portions 215 and 225) are in the intake flow path 130 at the protruding positions. Is placed in.
  • the upstream slit 146 is closed by the first movable member 210 and the second movable member 220. That is, the upstream slit 146 does not communicate with the communication holes 142 and the through holes 111 and 121, and the circulation flow path 140 is blocked.
  • the circulation flow path 140 is closed by the first movable member 210 and the second movable member 220 (main body portions B1 and B2), and the protruding portions 215 and 225 are located in the intake flow path 130.
  • the air compressed by the compressor impeller 9 may flow back through the intake flow path 130 (that is, the air flows from the downstream side to the upstream side). is there.
  • the protruding portions 215 and 225 are the front edge end LE of the compressor impeller 9. It is located inward in the radial direction from the outermost diameter end of. As a result, the air flowing back in the intake flow path 130 is blocked by the protrusions 215 and 225. Therefore, the first movable member 210 and the second movable member 220 can suppress the backflow of air in the intake flow path 130.
  • the centrifugal compressor CC of the present embodiment can expand the operating region of the centrifugal compressor CC to the small flow rate side by forming the protruding position state.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 are configured as a throttle member for narrowing the intake flow path 130. That is, in the present embodiment, the link mechanism 200 is configured as a throttle mechanism that throttles the intake flow path 130.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 can change the flow path cross-sectional area of the intake flow path 130 by driving the link mechanism 200 by the drive control unit 300.
  • FIG. 7 is a second diagram for explaining the operation of the link mechanism 200.
  • FIG. 8 is a third diagram for explaining the operation of the link mechanism 200.
  • the actuator 250 linearly moves the rod 240 in a direction intersecting the rotation axis direction (vertical direction in FIGS. 7 and 8).
  • the rod 240 moves upward from the state shown in FIG.
  • the amount of movement of the rod 240 with respect to the arrangement shown in FIG. 6 is larger in the arrangement shown in FIG. 8 than in the arrangement shown in FIG.
  • the connecting member 230 moves upward in FIGS. 7 and 8 via the rod connecting portion 234. At this time, the connecting member 230 is allowed to rotate around the rod connecting portion 234 as the rotation center. There is a slight play in the inner diameter of the bearing hole 242 of the rod 240 with respect to the outer diameter of the rod connecting portion 234. Therefore, the connecting member 230 is slightly allowed to move in the plane direction perpendicular to the rotation axis direction.
  • the link mechanism 200 is a four-section link mechanism.
  • the connecting member 230, the first movable member 210, and the second movable member 220 exhibit one degree of freedom with respect to the first housing member 110. Specifically, the connecting member 230 slightly swings in the left-right direction while slightly rotating counterclockwise in FIGS. 7 and 8 within the above allowable range.
  • the rotating shaft portion 214 is pivotally supported by the first housing member 110.
  • the rotation shaft portion 214 is restricted from moving in the plane direction perpendicular to the rotation axis direction.
  • the connecting shaft portion 213 is pivotally supported by the connecting member 230. Since the connecting member 230 is allowed to move, the connecting shaft portion 213 is provided so as to be movable in the plane direction perpendicular to the rotation axis direction. As a result, as the connecting member 230 moves, the first movable member 210 rotates clockwise in FIGS. 7 and 8 with the rotation shaft portion 214 as the center of rotation.
  • the rotating shaft portion 224 is pivotally supported by the first housing member 110.
  • the rotation shaft portion 224 is restricted from moving in the plane direction perpendicular to the rotation axis direction.
  • the connecting shaft portion 223 is pivotally supported by the connecting member 230. Since the connecting member 230 is allowed to move, the connecting shaft portion 223 is provided so as to be movable in the plane direction perpendicular to the rotation axis direction. As a result, as the connecting member 230 moves, the second movable member 220 rotates clockwise in FIGS. 7 and 8 with the rotation shaft portion 224 as the center of rotation.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 move in the direction of separating from each other in the order of FIGS. 7 and 8.
  • the protrusions 215 and 225 move outward in the radial direction from the protrusion position (retracted position).
  • the protrusions 215 and 225 are flush with the inner wall surface of the intake flow path 130 or are located radially outside the inner wall surface of the intake flow path 130.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 approach each other and come into contact with each other in the order of FIGS. 8, 7, and 6. In this way, the first movable member 210 and the second movable member 220 are switched between the protruding position and the retracted position according to the rotation angle centered on the rotation shaft portions 214 and 224.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 are configured to be movable between a protruding position protruding into the intake flow path 130 and a retracted position not exposed (protruding) in the intake flow path 130. ..
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 move in the radial direction of the compressor impeller 9.
  • the present invention is not limited to this, and the first movable member 210 and the second movable member 220 may rotate around the rotation axis (circumferential direction) of the compressor impeller 9.
  • the first movable member 210 and the second movable member 220 may be shutter blades having two or more blades.
  • the upstream slit 146 is opened, and the upstream slit 146 communicates with the communication holes 142 and the through holes 111 and 121.
  • the circulation flow path is provided by the communication hole 142, the downstream slit 144, and the upstream slit 146. 140 is formed.
  • the protrusions 215 and 225 retract from the intake flow path 130, and the circulation flow path 140 communicates with the intake flow path 130.
  • the centrifugal compressor CC of the present embodiment can expand the operating region of the centrifugal compressor CC to the small flow rate side by forming the retracted position state.
  • the pressure loss of the intake air (air) flowing through the intake flow path 130 can be reduced.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an operating region of the centrifugal compressor CC.
  • the vertical axis represents the pressure ratio of the centrifugal compressor CC
  • the horizontal axis represents the flow rate of the centrifugal compressor CC.
  • the operating region R1 of the conventional centrifugal compressor (that is, when the circulation flow path 140 is not formed in the compressor housing 100) is shown by a alternate long and short dash line.
  • the operating region R2 of the centrifugal compressor CC in the retracted position state of the present embodiment is shown by a solid line.
  • the operating region R3 of the centrifugal compressor CC in the protruding position state of the present embodiment is shown by a broken line.
  • the operating region R1 has a narrower operating region on the small flow rate side than the operating regions R2 and R3. That is, in a conventional centrifugal compressor (when the circulation flow path 140 is not formed in the compressor housing 100), surging is likely to occur on the small flow rate side.
  • the operating region R2 has a larger operating region on the small flow rate side than the operating region R1. That is, in the centrifugal compressor CC of the present embodiment, surging that occurs at a small flow rate can be suppressed (reduced) by forming the circulation flow path 140 in the compressor housing 100.
  • the operating region R3 has a larger operating region on the small flow rate side than the operating regions R1 and R2. That is, the centrifugal compressor CC of the present embodiment can suppress (reduce) surging that occurs at a small flow rate by narrowing the intake flow path 130.
  • the operating region of the centrifugal compressor CC is switched from the operating region R1 to the operating region R3. Therefore, in the centrifugal compressor CC, the cross-hatching region R4 shown by cross-hatching in FIG. 9 cannot be used.
  • the circulation flow path 140 is formed in the compressor housing 100 in the retracted position state, and the intake flow path 130 is throttled in the protruding position state.
  • the operating region of the centrifugal compressor CC is switched from the operating region R2 to the operating region R3.
  • the centrifugal compressor CC can use the cross-hatching region R4 shown by cross-hatching in FIG.
  • the centrifugal compressor CC of the present embodiment when the centrifugal compressor CC of the present embodiment is switched between the retracted position state (operating region R2) and the protruding position state (operating region R3), for example, the operating region R1 is changed to the operating region R3. It is possible to suppress a sudden change in the operating region as in.
  • the centrifugal compressor CC of the present embodiment can use the cross-hatching region R4 by switching between the retracted position state (operating region R2) and the protruding position state (operating region R3), and the centrifugal compressor CC can be operated. The area can be expanded.
  • the drive control unit 300 stores the operating area map shown in FIG. 9 in a memory (not shown). In the working area map, values indicating the working areas in the protruding position state and the retracted position state of the centrifugal compressor CC are set. The drive control unit 300 switches the first movable member 210 and the second movable member 220 between the retracted position and the protruding position with reference to the operating area map.
  • the drive control unit 300 moves the first movable member 210 and the second movable member 220 to the retracted position shown in FIG. 2 in the operating region R2.
  • the drive control unit 300 moves the first movable member 210 and the second movable member 220 to the protruding positions shown in FIG. 4 in the operating region R3.
  • the circulation flow path 140 is formed in the operating region R2, the air refluxed by the circulation flow path 140 mixes with the air flowing through the intake flow path 130, and a mixing loss occurs. Therefore, the efficiency of the centrifugal compressor CC (compressor efficiency) is lowered.
  • the flow rate of the air recirculated by the circulation flow path 140 increases toward a smaller flow rate side. Therefore, in the operating region R2, the compressor efficiency decreases toward the smaller flow rate side.
  • the compressor efficiency of the centrifugal compressor CC is lowered.
  • the compressor efficiency of the centrifugal compressor CC decreases toward the smaller flow rate side. Therefore, in the overlapping region of the operating region R2 and the operating region R3 (the hatching region R5 indicated by hatching in FIG. 9), the compressor efficiency of the operating region R2 is lower than the compressor efficiency of the operating region R3 on the small flow rate side. Further, in the hatching region R5, the compressor efficiency of the operating region R3 is lower than the compressor efficiency of the operating region R2 on the large flow rate side.
  • the drive control unit 300 of the present embodiment sets the retracted position state (operating region R2) based on the compressor efficiency in the overlapping region (hatching region R5 shown by hatching in FIG. 9) between the operating region R2 and the operating region R3. It switches between the protruding position state (operating area R3).
  • the centrifugal compressor CC of the present embodiment the mixing loss is reduced as compared with the case where the protruding portions 215 and 225 project into the intake flow path 130 without blocking the circulation flow path 140.
  • the decrease in compressor efficiency can be suppressed by setting the protruding position state shown in FIG.
  • a compressor efficiency map is stored in a memory (not shown) in the drive control unit 300.
  • a value indicating the compressor efficiency that changes according to the flow rate (or engine load) of the centrifugal compressor CC is set.
  • the compressor efficiency map is set for each of the protruding position state and the retracting position state of the centrifugal compressor CC.
  • the drive control unit 300 switches between the retracted position state (operating area R2) and the protruding position state (operating area R3) in the hatching area R5 in FIG. 9 with reference to the compressor efficiency map.
  • the drive control unit 300 compares the compressor efficiency of the operating region R2 with the compressor efficiency of the operating region R3 in the hatching region R5. When the compressor efficiency of the operating region R2 is higher than the compressor efficiency of the operating region R3, the drive control unit 300 moves the first movable member 210 and the second movable member 220 to the retracted positions shown in FIG.
  • the drive control unit 300 moves the first movable member 210 and the second movable member 220 to the protruding positions shown in FIG.
  • the centrifugal compressor CC of the present embodiment includes the drive control unit 300.
  • the drive control unit 300 switches the first movable member 210 and the second movable member 220 between the retracted position and the protruding position based on the compressor efficiency.
  • the centrifugal compressor CC can effectively suppress a decrease in compressor efficiency at a small flow rate.
  • the present invention is not limited to this, and the recessed portions 211e and 221e may not be formed on the inner peripheral surfaces 211d and 221d of the first movable member 210 and the second movable member 220.
  • the radial movement amount of the first movable member 210 and the second movable member 220 can be made smaller when the recessed portions 211e and 221e are formed than when the recessed portions 211e and 221e are not formed. Therefore, it is preferable that the first movable member 210 and the second movable member 220 are formed with recessed portions 211e and 221e.
  • the drive control unit 300 may give priority to either the retracted position state or the protruding position state.
  • the drive control unit 300 may give priority to the protruding position state and always switch to the protruding position state in the hatching region R5 shown in FIG.
  • This disclosure can be used for centrifugal compressors.
  • Compressor impeller 100 Compressor housing (housing) 130: Intake flow path 140: Circulation flow path 144: Downstream side slit 146: Upstream side slit 210: First movable member (movable member) 211e: Recessed part 215: Protruding part 220 : Second movable member (movable member) 221e: Recessed part 225: Protruding part 300: Drive control part B1: Main body part B2: Main body part CC: Centrifugal compressor

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Abstract

遠心圧縮機CCは、本体部により循環流路が閉じられ、かつ、突出部が吸気流路内に位置する突出位置と、突出部が吸気流路から退避し、かつ、循環流路が吸気流路と連通する退避位置とに移動可能な第1可動部材210および第2可動部材220と、を備える。

Description

遠心圧縮機
 本開示は、遠心圧縮機に関する。本出願は2019年10月9日に提出された日本特許出願第2019-185787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、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循環流路が形成された遠心圧縮機について開示がある。循環流路は、コンプレッサインペラを流通する空気の一部を、コンプレッサインペラの上流側に還流させる。これにより、小流量時におけるコンプレッサインペラの上流側の空気の流量が増加し、サージングの発生を抑制することができる。
特開平6-185498号公報
 このように、特許文献1によれば、サージングの発生を抑制することで、遠心圧縮機の作動領域を小流量側に拡大することができる。しかし、循環流路によりコンプレッサインペラの上流側に還流させた空気は、吸気流路を流通する空気と混合し、混合損失が生じる。そのため、特許文献1では、遠心圧縮機のコンプレッサ効率が低下するという問題があった。
 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、吸気流路が形成されたハウジングと、吸気流路に配されたコンプレッサインペラと、吸気流路よりもコンプレッサインペラの径方向外側に設けられ、コンプレッサインペラと径方向に対向する下流位置、および、下流位置よりもコンプレッサインペラの上流側の上流位置で吸気流路に接続される循環流路と、上流位置に配され、突出部を有する本体部を含み、本体部により循環流路が閉じられ、かつ、突出部が吸気流路内に位置する突出位置と、突出部が吸気流路から退避し、かつ、循環流路が吸気流路と連通する退避位置とに移動可能な可動部材と、を備える。
 本体部は、コンプレッサインペラの周方向に延在する湾曲部を含み、湾曲部の内周面には、窪み部が形成されてもよい。
 コンプレッサ効率に基づいて、可動部材を退避位置あるいは突出位置に駆動させる駆動制御部をさらに備えてもよい。
 本開示によれば、遠心圧縮機の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に示す第1可動部材および第2可動部材が径方向内側に移動した状態を表す図である。 図5は、図4のV-V線断面図である。 図6は、リンク機構(絞り機構)の動作を説明するための第1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2の図である。 図8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9は、遠心圧縮機の作動領域を説明するための図である。
 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、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、駆動制御部300とを含む。リンク機構200および駆動制御部300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、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によって回転自在に軸支される。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内に回転自在に収容される。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内に回転自在に収容される。
 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、空気を昇圧する。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。
 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で昇圧される。昇圧された空気は、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、コンプレッサスクロール流路12と、後述するリンク機構200と、駆動制御部300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、タービンインペラ8を介してタービンスクロール流路15と排気口13とを連通させる。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の回転力によって昇圧されて、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。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は、平行部111aと連続する部位の内径が、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。
 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よりも吸気流路130の吸気口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。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。このとき、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。このように、コンプレッサハウジング100には、吸気流路130が形成される。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まで連通する。ここで、吸気流路130のエアクリーナ側を吸気の上流側(以下、単に上流側ともいう)といい、吸気流路130のディフューザ流路11側を吸気の下流側(以下、単に下流側ともいう)という。
 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)は、回転軸方向に垂直な断面形状が、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。
 本実施形態では、コンプレッサハウジング100には、循環流路140が形成される。循環流路140は、吸気流路130よりも径方向外側に配される。循環流路140は、連通穴142と、下流側スリット144と、上流側スリット146(収容室AC)と、を含む。
 連通穴142は、第2ハウジング部材120の壁面122bに形成される。連通穴142は、壁面122b(端面122)から端面123側に窪む非貫通の穴である。連通穴142は、底面142aを有する。連通穴142は、第1ハウジング部材110が第2ハウジング部材120に接続されたとき、壁面112cと底面142aとの間に形成される。つまり、連通穴142は、収容室ACの一部を構成する。連通穴142は、回転軸方向に延在する。ただし、連通穴142は、回転軸方向から傾斜した方向に延在してもよい。連通穴142は、貫通孔121よりも径方向外側に配される。連通穴142は、回転軸方向から見たとき、例えば大凡環状である。
 第2ハウジング部材120には、不図示のリブが形成される。リブは、連通穴142に配される。リブは、連通穴142によって区画される第2ハウジング部材120の外壁部(径方向外側部位)と内壁部(径方向内側部位)とを接続する。リブは、周方向に離隔して複数配される。第2ハウジング部材120の内壁部は、リブを介して外壁部に支持される。リブは、第2ハウジング部材120の外壁部および内壁部と一体的に形成される。ただし、内壁部は、外壁部(第2ハウジング部材120)と別体で形成されてもよい。
 下流側スリット144は、第2ハウジング部材120のシュラウド部121aに形成される。下流側スリット144は、連通穴142と貫通孔121を接続(連通)させる。下流側スリット144は、径方向に延在する。下流側スリット144は、回転軸方向から見たとき、例えば大凡環状である。下流側スリット144は、径方向において、コンプレッサインペラ9の羽根と対向する位置(以下、下流位置ともいう)に配される。
 上流側スリット146は、第2ハウジング部材120の壁面122bと第1ハウジング部材110の壁面112cとの間に形成される。つまり、上流側スリット146は、収容室ACの一部を構成する。上流側スリット146は、連通穴142と貫通孔111を接続(連通)させる。上流側スリット146は、径方向に延在する。上流側スリット146は、回転軸方向から見たとき、例えば大凡環状である。上流側スリット146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よりも吸気の上流側(以下、上流位置ともいう)に配される。
 連通穴142と、下流側スリット144と、上流側スリット146(収容室AC)によって、循環流路140が形成される。循環流路140は、下流側スリット144を介して、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よりも吸気の下流側で吸気流路130と連通する。循環流路140は、上流側スリット146を介して、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よりも吸気の上流側で吸気流路130と連通する。
 このように、循環流路140は、コンプレッサインペラ9と径方向に対向する下流位置、および、下流位置よりもコンプレッサインペラ9の上流側の上流位置で吸気流路130に接続される。
 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、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、周方向の一端面211aおよび他端面211bは、径方向および回転軸方向に平行に延在する。ただし、一端面211aおよび他端面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の一端面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の外周面211cから径方向の外側に延在する。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。
 湾曲部211は、内周面211dに形成された窪み部211eを有する。窪み部211eは、湾曲部211の内周面211dから外周面211c側に向かって窪む。窪み部211eは、回転軸方向において、湾曲部211のうち第2ハウジング部材120と近接する側に形成される。
 窪み部211eは、湾曲部211のうち第1ハウジング部材110から離隔する側の面(第2ハウジング部材120と対向する対向面)に開口している。窪み部211eは、湾曲部211のうち第1ハウジング部材110から離隔する側の面から第1ハウジング部材110と対向する対向面に向かって窪んでいる。
 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、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、周方向の一端面221aおよび他端面221bは、径方向および回転軸方向に平行に延在する。ただし、一端面221aおよび他端面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の一端面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の外周面221cから径方向の外側に延在する。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221は、内周面221dに形成された窪み部221eを有する。窪み部221eは、湾曲部221の内周面221dから外周面221c側に向かって窪む。窪み部221eは、回転軸方向において、湾曲部221のうち第2ハウジング部材120と近接する側に形成される。
 窪み部221eは、湾曲部221のうち第1ハウジング部材110から離隔する側の面(第2ハウジング部材120と対向する対向面)に開口している。窪み部221eは、湾曲部221のうち第1ハウジング部材110から離隔する側の面から第1ハウジング部材110と対向する対向面に向かって窪んでいる。
 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の一端面211aは、湾曲部221の他端面221bと周方向に対向する。湾曲部211の他端面211bは、湾曲部221の一端面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は、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は、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は、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(後述する図6中、左右方向)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は、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面方向に延在する。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とを連通させる。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は、長手方向(延在方向)の幅が、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に軸支される。
 図4は、図2に示す第1可動部材210および第2可動部材220が径方向内側に移動した状態を表す図である。図2では、第1可動部材210および第2可動部材220は、収容室AC内に収容され、吸気流路130内に露出(突出)していない。一方、図4では、第1可動部材210および第2可動部材220は、一部が吸気流路130内に露出(突出)し、他の一部が収容室AC内に収容されている。このとき、窪み部211e、221eの底面は、貫通孔111、121の内周面と大凡面一となる。
 図5は、図4のV-V線断面図である。図5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、吸気口10側(収容溝112bの壁面112c側)の端面から、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5中、紙面奥側に延在する。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に回転自在に軸支される。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に回転自在に軸支される。回転軸部214は、第1可動部材210と、第1可動部材210に対して回転軸方向に対向する壁面112cとを接続する。
 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、吸気口10側(収容溝112bの壁面112c側)の端面から、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5中、紙面奥側に延在する。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に回転自在に軸支される。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に回転自在に軸支される。回転軸部224は、第2可動部材220と、第2可動部材220に対して回転軸方向に対向する壁面112cとを接続する。
 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、限定連鎖となり1自由度であって制御が容易である。
 駆動制御部300は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータでなる。駆動制御部300は、リンク機構200の駆動を制御する。駆動制御部300には、遠心圧縮機CCの状態(例えば、シャフト7の回転数、遠心圧縮機CCの流量および圧力比等)や、エンジン(不図示)の状態(例えば、エンジン回転数やエンジン負荷等)を検出するセンサ(不図示)から出力される信号が入力される。駆動制御部300は、各センサから出力される信号に基づいて、リンク機構200の駆動を制御する。
 図6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6、図7、図8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6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の一端部が連結される。
 図6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。このとき、図4、図5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。このときの第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6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と、突出部225のうち、周方向の端部225a、225bとが当接する。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、吸気流路130のうち、突出部215、225が突出する部位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のいずれの部位の内径よりも小さい。
 図4に示すように、第1可動部材210および第2可動部材220は、上流側スリット146(上流位置)に配される。第1可動部材210および第2可動部材220は、突出位置において、内周面211d、221d(図3参照)の少なくとも一部(本実施形態では、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、上流側スリット146が第1可動部材210および第2可動部材220によって閉塞される。つまり、上流側スリット146は、連通穴142および貫通孔111、121と連通しなくなり、循環流路140が閉塞される。
 このように、突出位置では、第1可動部材210および第2可動部材220(本体部B1、B2)により循環流路140が閉じられ、突出部215、225が吸気流路130内に位置する。
 吸気流路130は、第1可動部材210および第2可動部材220の内周面211d、221dの少なくとも一部(本実施形態では、突出部215、225)が吸気流路130内に突出(露出)することから、流路断面積が小さくなる。
 ここで、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4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。
 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、駆動制御部300によりリンク機構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。
 図7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8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7、図8中、上下方向)にロッド240を直動させる。ロッド240は、図6に示す状態から上側に移動する。図7の配置よりも図8の配置の方が、図6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7、図8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。ロッド接続部234の外径に対し、ロッド240の軸受穴242の内径に僅かに遊びがある。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。
 上記のように、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7、図8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に軸支される。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に軸支される。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7、図8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に軸支される。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に軸支される。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7、図8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7、図8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8、図7、図6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、吸気流路130内に突出する突出位置と、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。
 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は、退避位置において、内周面211d、221d(図3参照)の少なくとも一部が上流側スリット146から径方向外側に離隔する。第1可動部材210および第2可動部材220が退避位置に位置すると、上流側スリット146が開放され、上流側スリット146は、連通穴142および貫通孔111、121と連通する。
 このように、第1可動部材210および第2可動部材220が退避位置に位置するとき(以下、退避位置状態ともいう)、連通穴142、下流側スリット144、上流側スリット146により、循環流路140が形成される。退避位置では、突出部215、225が吸気流路130から退避し、かつ、循環流路140が吸気流路130と連通する。
 循環流路140は、コンプレッサインペラ9に流入する空気の流量が減少したとき、コンプレッサインペラ9を流通する空気の一部を、コンプレッサインペラ9の上流側に還流させる。これにより、コンプレッサインペラ9の上流側の空気の流量が増加し、サージングの発生を抑制することができる。したがって、本実施形態の遠心圧縮機CCは、退避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。
 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、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。
 図9は、遠心圧縮機CCの作動領域を説明するための図である。図9中、縦軸は、遠心圧縮機CCの圧力比を示し、横軸は、遠心圧縮機CCの流量を示す。
 図9中、従来(すなわち、コンプレッサハウジング100に循環流路140が形成されない場合)の遠心圧縮機の作動領域R1を一点鎖線で示す。図9中、本実施形態の退避位置状態における遠心圧縮機CCの作動領域R2を実線で示す。図9中、本実施形態の突出位置状態における遠心圧縮機CCの作動領域R3を破線で示す。
 図9に示すように、作動領域R1は、作動領域R2、R3に比べて、小流量側の作動領域が狭い。つまり、従来の遠心圧縮機(コンプレッサハウジング100に循環流路140が形成されない場合)では、小流量側においてサージングが発生しやすい。
 一方、作動領域R2は、作動領域R1に比べて、小流量側の作動領域が拡大されている。つまり、本実施形態の遠心圧縮機CCは、コンプレッサハウジング100に循環流路140を形成することで、小流量時に発生するサージングを抑制(低減)することができる。
 さらに、作動領域R3は、作動領域R1、R2に比べて、小流量側の作動領域が拡大されている。つまり、本実施形態の遠心圧縮機CCは、吸気流路130を絞ることで、小流量時に発生するサージングを抑制(低減)することができる。
 ここで、従来の遠心圧縮機に本実施形態のリンク機構(絞り機構)200を適用する場合について説明する。つまり、本実施形態のコンプレッサハウジング100に循環流路140を形成せずに、第1可動部材210および第2可動部材220により吸気流路130を絞る場合について説明する。
 その場合、図9に示すように、遠心圧縮機CCの作動領域は、作動領域R1から作動領域R3に切り替わることとなる。したがって、遠心圧縮機CCは、図9中、クロスハッチングで示すクロスハッチング領域R4が使用不可となる。
 これに対し、本実施形態では、退避位置状態においてコンプレッサハウジング100に循環流路140を形成しつつ、突出位置状態において吸気流路130を絞っている。その場合、図9に示すように、遠心圧縮機CCの作動領域は、作動領域R2から作動領域R3に切り替わることとなる。このとき、遠心圧縮機CCは、図9中、クロスハッチングで示すクロスハッチング領域R4が使用可能となる。
 このように、本実施形態の遠心圧縮機CCは、退避位置状態(作動領域R2)と突出位置状態(作動領域R3)とに切り替わることで、例えば、作動領域R1から作動領域R3に変化する場合のように作動領域が急激に変化することを抑制することができる。本実施形態の遠心圧縮機CCは、退避位置状態(作動領域R2)と突出位置状態(作動領域R3)とに切り替わることで、クロスハッチング領域R4を使用することができ、遠心圧縮機CCの作動領域を拡大することができる。
 駆動制御部300には、図9に示す作動領域マップがメモリ(不図示)に記憶されている。作動領域マップには、遠心圧縮機CCの突出位置状態および退避位置状態における作動領域を示す値が設定されている。駆動制御部300は、作動領域マップを参照して、第1可動部材210および第2可動部材220を退避位置と突出位置とに切り替える。
 例えば、駆動制御部300は、作動領域R2において、第1可動部材210および第2可動部材220を図2に示す退避位置に移動させる。駆動制御部300は、作動領域R3において、第1可動部材210および第2可動部材220を図4に示す突出位置に移動させる。
 ここで、作動領域R2では、循環流路140が形成されるため、循環流路140により還流させた空気が吸気流路130を流通する空気と混合し、混合損失が生じる。そのため、遠心圧縮機CCの効率(コンプレッサ効率)が低下する。循環流路140により還流される空気は、小流量側ほど流量が大きくなる。したがって、作動領域R2では、小流量側ほどコンプレッサ効率が低下することとなる。
 一方、作動領域R3では、吸気流路130内に突出部215、225が突出するため、吸気流路130を流れる空気の圧損が生じる。そのため、遠心圧縮機CCのコンプレッサ効率が低下する。上述したように、作動領域R2では、小流量側ほどコンプレッサ効率が低下する。そのため、作動領域R2と作動領域R3の重複領域(図9中、ハッチングで示すハッチング領域R5)では、小流量側において作動領域R2のコンプレッサ効率が、作動領域R3のコンプレッサ効率より低下する。また、ハッチング領域R5では、大流量側において作動領域R3のコンプレッサ効率が、作動領域R2のコンプレッサ効率より低下する。
 そこで、本実施形態の駆動制御部300は、作動領域R2と作動領域R3の重複領域(図9中、ハッチングで示すハッチング領域R5)において、コンプレッサ効率に基づいて退避位置状態(作動領域R2)と突出位置状態(作動領域R3)とを切り替える。
 作動領域R3では、第1可動部材210および第2可動部材220は、循環流路140(上流側スリット146)を閉塞している。そのため、上流側スリット146からコンプレッサインペラ9の上流側に還流される空気量が低減される。したがって、本実施形態の遠心圧縮機CCは、循環流路140を閉塞せずに、突出部215、225が吸気流路130内に突出する場合に比べて、混合損失が低減される。このように、本実施形態の遠心圧縮機CCでは、図4に示す突出位置状態とすることで、コンプレッサ効率の低下を抑制することができる。
 駆動制御部300には、コンプレッサ効率マップがメモリ(不図示)記憶されている。コンプレッサ効率マップには、遠心圧縮機CCの流量(あるいは、エンジン負荷)に応じて変化するコンプレッサ効率を示す値が設定されている。コンプレッサ効率マップは、遠心圧縮機CCの突出位置状態および退避位置状態のそれぞれに設定されている。駆動制御部300は、コンプレッサ効率マップを参照して、図9中、ハッチング領域R5において退避位置状態(作動領域R2)と突出位置状態(作動領域R3)とを切り替える。
 例えば、駆動制御部300は、ハッチング領域R5において、作動領域R2のコンプレッサ効率と、作動領域R3のコンプレッサ効率とを比較する。駆動制御部300は、作動領域R3のコンプレッサ効率より作動領域R2のコンプレッサ効率が高い場合、第1可動部材210および第2可動部材220を図2に示す退避位置に移動させる。
 一方、駆動制御部300は、作動領域R2のコンプレッサ効率より作動領域R3のコンプレッサ効率が高い場合、第1可動部材210および第2可動部材220を図4に示す突出位置に移動させる。
 このように、本実施形態の遠心圧縮機CCは、駆動制御部300を備える。駆動制御部300は、コンプレッサ効率に基づいて、第1可動部材210および第2可動部材220を退避位置と突出位置とに切り替える。その結果、遠心圧縮機CCは、小流量時におけるコンプレッサ効率の低下を効果的に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。
 上記実施形態では、第1可動部材210および第2可動部材220の内周面211d、221dに窪み部211e、221eを形成す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の内周面211d、221dには、窪み部211e、221eが形成されなくてもよい。ただし、窪み部211e、221eが形成されないよりも、窪み部211e、221eが形成される方が、第1可動部材210および第2可動部材220の径方向の移動量を小さくすることができる。したがって、第1可動部材210および第2可動部材220には、窪み部211e、221eが形成されることが好ましい。
 上記実施形態では、駆動制御部300がコンプレッサ効率に基づいて、退避位置状態と突出位置状態とを切り替える例について説明した。しかし、これに限定されず、駆動制御部300は、退避位置状態および突出位置状態のいずれかを優先してもよい。例えば、駆動制御部300は、突出位置状態を優先し、図9に示すハッチング領域R5では常に突出位置状態に切り替えるようにしてもよい。
 本開示は、遠心圧縮機に利用することができる。
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 140:循環流路 144:下流側スリット 146:上流側スリット 210:第1可動部材(可動部材) 211e:窪み部 215:突出部 220:第2可動部材(可動部材) 221e:窪み部 225:突出部 300:駆動制御部 B1:本体部 B2:本体部 CC:遠心圧縮機

Claims (3)

  1.  吸気流路が形成されたハウジングと、
     前記吸気流路に配されたコンプレッサインペラと、
     前記吸気流路よりも前記コンプレッサインペラの径方向外側に設けられ、前記コンプレッサインペラと径方向に対向する下流位置、および、前記下流位置よりも前記コンプレッサインペラの上流側の上流位置で前記吸気流路に接続される循環流路と、
     前記上流位置に配され、突出部を有する本体部を含み、前記本体部により前記循環流路が閉じられ、かつ、前記突出部が前記吸気流路内に位置する突出位置と、前記突出部が前記吸気流路から退避し、かつ、前記循環流路が前記吸気流路と連通する退避位置とに移動可能な可動部材と、
    を備える遠心圧縮機。
  2.  前記本体部は、前記コンプレッサインペラの周方向に延在する湾曲部を含み、前記湾曲部の内周面には、窪み部が形成される請求項1に記載の遠心圧縮機。
  3.  コンプレッサ効率に基づいて、前記可動部材を前記退避位置あるいは前記突出位置に駆動させる駆動制御部をさらに備える請求項1または2に記載の遠心圧縮機。
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