(57)【要約】  コンプレッサ１１は、ハブ側壁部プレート５１のハブ側壁５１ｂと、ハブ側壁５１ｂと対向し、ハブ側壁５１ｂとの間にディフューザ流路を形成するシュラウド側壁１７と、ハブ側壁５１ｂからディフューザ流路に突出するベーン５３と、ディフューザ流路の空気流量に応じて、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を変更可能なアクチュエータ１９と、を具備する。コンプレッサ１１の中心軸から見て、隣り合う複数のベーン５３は重ならず、アクチュエータ１９がベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を最大にした場合、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離は、ハブ側壁５１ｂとシュラウド側壁１７のベーン５３に対向する領域との距離よりも小さい。
2012127667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、
前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、
前記遠心圧縮機の中心軸から見て、隣り合う複数の前記案内羽根は重ならず、
前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さいことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
第１ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、
前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、
隣り合う複数の前記案内羽根の間にスロートが形成されず、
前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さいことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項３】
前記案内羽根の弦節比は１以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記可変手段は、電動アクチュエータであることを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記可変手段は、ソレノイド式アクチュエータであることを特徴とする請求項４記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以上である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を第１の距離にし、
前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以下である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を、前記第１の距離より小さい距離とすることを特徴とすることを特徴とする請求項１から５いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離から変化させた後、前記第１の距離に戻すことを特徴とする請求項１から６いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離より大きくした後、前記第１の距離に戻すことを特徴とする請求項７記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラとスクロールとの間に設けられ、インペラで増速された流体を減速加圧する案内羽根（ベーン）をディフューザ流路に設けた遠心圧縮機が知られている。【０００３】
例えば特許文献１には、ディフューザ流路における空気の流量（空気流量）に応じて、ベーンの位置を制御する発明が記載されている。例えば低空気流量の場合、ベーンはディフューザ流路に突出し、高空気流量の場合、ベーンはディフューザ流路に突出しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０５１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ベーンを移動させるアクチュエータとして、例えばダイアフラム式アクチュエータ及びソレノイド式アクチュエータがある。ダイアフラム式アクチュエータとは、負圧を利用してベーンを移動させるものである。ソレノイド式アクチュエータとは、例えばコイル内に鉄心を配置し、コイルに電流を流した際に発生する電磁力によりベーンを移動させるものである。【０００６】
従来の技術では、ベーンの移動距離が大きいため、ハウジングの外部に装着する、外付けのダイアフラム式アクチュエータを用いることがある。しかし、外付けのダイアフラム式アクチュエータを用いると、遠心圧縮機が大型化する。また、ソレノイド式アクチュエータを用いると、消費電力が大きくなる可能性がある。本発明は、上記課題に鑑み、小型化可能で、かつ消費電力の低減が可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、前記遠心圧縮機の中心軸から見て、隣り合う複数の前記案内羽根は重ならず、前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さい遠心圧縮機である。本発明によれば、コンプレッサの小型化及び消費電力の低減が可能である。【０００８】
本発明は、第１ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、隣り合う複数の前記案内羽根の間にスロートが形成されず、前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さい遠心圧縮機である。本発明によれば、コンプレッサの小型化及び消費電力の低減が可能である。【０００９】
上記構成において、前記案内羽根の弦節比は１以下である構成とすることができる。この構成によれば、効果的に高い圧縮効率を得ることができる。【００１０】
上記構成において、前記可変手段は、電動アクチュエータである構成とすることができる。この構成によれば、効果的に小型化及び消費電力の低減が可能である。【００１１】
上記構成において、前記可変手段は、ソレノイド式アクチュエータである構成とすることができる。この構成によれば、効果的に小型化及び消費電力の低減が可能である。【００１２】
上記構成において、前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以上である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を第１の距離にし、前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以下である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を、前記第１の距離より小さい距離とする構成とすることができる。この構成によれば、低空気流量及び高空気流量、両方の場合において、高い圧縮効率を得ることができる。【００１３】
上記構成において、前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離から変化させた後、前記第１の距離に戻す構成とすることができる。この構成によれば、案内羽根の動作を円滑にすることができる。【００１４】
上記構成において、前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離より大きくした後、前記第１の距離に戻す構成とすることができる。この構成によれば、高い圧縮効率を維持し、かつ案内羽根の動作を円滑にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記課題に鑑み、小型化可能で、かつ消費電力の低減が可能な遠心圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係るコンプレッサの概略を例示する断面図である。
【図２】図２は、スライド式ベーン機構の分解構成図である。
【図３】図３（ａ）は、実施例１に係るコンプレッサが備えるディフューザプレートを例示する正面図である。図３（ｂ）は、比較例に係るコンプレッサが備えるディフューザプレートを例示する正面図である。
【図４】図４は、実施例１に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は、低空気流量時のベーンを模式的に例示する説明図である。図５（ｂ）は、高空気流量時のベーンを模式的に例示する説明図である。
【図６】図６は、ベーンの突出量の違いによる、コンプレッサの圧縮効率及び空気流量の違いを例示するグラフである。
【図７】図７（ａ）は、低空気流量時における圧縮効率を例示するグラフである。図７（ｂ）は、高空気流量時におけるベーンの突出量とコンプレッサの圧縮効率との関係を例示するグラフである。
【図８】図８（ａ）は、比較例におけるベーンを例示する模式図であり、図８（ｂ）は、実施例１におけるベーンを例示する模式図である。
【図９】図９（ａ）は、デポジットが堆積した場合のベーンを模式的に例示する説明図である。図９（ｂ）は、デポジットを除去するベーンの動作を模式的に例示する説明図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施例２に係るコンプレッサのベーンを模式的に例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１に係るコンプレッサの概略を例示する断面図である。図１に示すように、実施例１に係るコンプレッサ１１（遠心圧縮機）は、コンプレッサハウジング１２、インペラ１３、シャフト１４、アクチュエータ１９（可変手段）、エアフローメータ２０、及びスライド式ベーン機構５０を備える。【００１９】
コンプレッサハウジング１２はコンプレッサ１１の筐体をなしている。コンプレッサハウジング１２はインペラ収容部１２ａを備えている。インペラ収容部１２ａにはインペラ１３が収容されている。インペラ１３はシャフト１４により回転駆動される。シャフト１４は例えばタービンと連結できる。すなわち、コンプレッサ１１は例えばターボ過給機に用いることができる。【００２０】
コンプレッサハウジング１２内には、吸入口１２ｂから流体が吸入される。吸入された流体はインペラ１３に向かって流通し、インペラ１３の回転により外側に向けて送り出される。インペラ１３の外側にはスクロール部１５が設けられている。インペラ１３により外側に向けて送り出された流体は、スクロール部１５を介して例えばエンジンの吸気マニホルド等に供給される。インペラ１３とスクロール部１５との間には、ディフューザ流路を有するディフューザ部１６が設けられている。ディフューザ部１６はインペラ１３の周囲に隣接して設けられている。ディフューザ部１６は、インペラ１３が送り出す流体の運動エネルギを圧力に変換する。ここでスライド式ベーン機構５０について説明する。図２は、スライド式ベーン機構の分解構成図である。【００２１】
図２に示すように、スライド式ベーン機構５０は、ハブ側壁部プレート５１、及びベーン５３を備える。ハブ側壁部プレート５１のハブ側壁５１ｂ（第１ディフューザ壁）と、図１に示したシュラウド側壁１７（第２ディフューザ壁）とは対向し、ディフューザ流路を形成する。【００２２】
ディフューザプレート５４は、例えば６個のベーン５３を有している。ベーン５３は、端面がシュラウド側壁１７と対向するように、案内羽根部分の長手方向をインペラ１３のシャフト１４の方向に対して所定の角度をつけて配置される。この場合、ベーン５３はピボット機構等を採用することによって案内羽根部分の角度を変更可能な構成であってもよい。なお、ベーン５３は、本発明の案内羽根の一構成例である。【００２３】
ハブ側壁部プレート５１は例えば６個のスリット５１ａを有している。スリット５１ａは、ベーン５３と相似形状に貫通した孔である。スリット５１ａは、複数のベーン５３毎に複数設けられており、ベーン５３がディフューザ流路へ突出することを可能にする。ディフューザプレート５４が図２中の矢印の方向に移動することで、ベーン５３の突出量が変動する。スライド式ベーン機構５０は、図２に図示された側が、図１に示したシュラウド側壁１７と対向するように、コンプレッサハウジング１２に組み付けられる。【００２４】
図１に示すアクチュエータ１９がディフューザプレート５４を駆動することにより、ベーン５３のディフューザ流路への突出量は変化する。言い換えれば、アクチュエータ１９は、ベーン５３と、シュラウド側壁１７との距離を可変にする。アクチュエータ１９は、例えばソレノイド式アクチュエータである。ＥＣＵ１０は、アクチュエータ１９を制御する。例えばＥＣＵ１０は、アクチュエータ１９が有するコイルへの電力の供給を制御し、アクチュエータ１９がディフューザプレート５４に加える力を制御する。エアフローメータ２０は、ディフューザ流路を流れる空気の流量（空気流量）を測定することができる。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ２０により測定された空気流量を取得し、空気流量に応じてアクチュエータ１９を制御することができる。【００２５】
ディフューザ流路の空気流量が小さい場合（低空気流量）、ベーン５３のディフューザ流路への突出量が増大することにより、言い換えれば、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離が小さくなることにより、コンプレッサ１１の圧縮効率を高めることができる。また、ディフューザ流路の空気流量が大きい場合（高空気流量）、ベーン５３の突出量が小さくなる、言い換えればベーン５３とシュラウド側壁１７との距離が大きくなることにより、ベーン５３と空気との衝突損失を低減させ、圧縮効率を高めることができる。【００２６】
次に、ディフューザプレート５４に設けられたベーン５３について説明する。図３（ａ）は、実施例１に係るコンプレッサが備えるディフューザプレートを例示する正面図である。図３（ｂ）は、比較例に係るコンプレッサが備えるディフューザプレートを例示する正面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、ディフューザプレート５４の上半分を図示している。図中の点線は、ディフューザプレート５４の中心軸Ａ、言い換えればコンプレッサ１１の中心軸Ａと、ベーン５３の端部を結ぶ線である。なお、中心軸Ａとは例えば図１に示したシャフト１４の中心軸である。【００２７】
図３（ａ）に点線で示すように、実施例１においては、ディフューザプレート５４の中心軸Ａ、言い換えればコンプレッサ１１の中心軸Ａから見て、隣り合うベーン５３は重ならない。また、隣り合うベーン５３間には、スロートが形成されない。隣り合うベーン５３間の距離（ベーン間ピッチ）をＰ１とし、ベーン５３の長さをＬとすると、ベーン５３の弦節比Ｌ／Ｐ１は１以下である。【００２８】
図３（ｂ）に示すように、比較例は、実施例１と比較してベーン５３の枚数を２倍とし、ベーン５３間のピッチをＰ１より小さいＰ２とした例である。この場合、弦節比Ｌ／Ｐ２は実施例１の弦節比Ｌ／Ｐ１より大きくなる。図中に格子斜線で示すように、隣り合うベーン５３は中心軸Ａからみて重なる。また破線の円で示すように、ベーン５３間にはスロートＳが形成される。【００２９】
次に、実施例１に係るコンプレッサ１１の制御について説明する。図４は、実施例１に係るコンプレッサの制御を例示するフローチャートである。【００３０】
図４に示すように、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ２０からディフューザ流路を通過する空気流量を取得し、空気流量が所定の値Ｖ以上であるか判断する（ステップＳ１０）。Ｙｅｓの場合、いわゆる高空気流量の場合、アクチュエータ１９はディフューザプレート５４を駆動し、ベーン５３の突出量を減少させる（ステップＳ１１）。言い換えれば、アクチュエータ１９は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を大きくし、Ｌ１（第１の距離）とする。距離Ｌ１は、空気流量に応じてアクチュエータ１９が変化させるベーン５３とハブ側壁部プレート５１との距離のうち、最大の距離である。【００３１】
ステップＳ１１の後、ＥＣＵ１０は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離がＬ１である状態が、所定の時間Ｔ継続したか判断する（ステップＳ１２）。Ｎｏの場合、制御は終了する。Ｙｅｓの場合、アクチュエータ１９は、ベーン５３の突出量を減少させた後、突出量をステップＳ１１の大きさまで増大させる（ステップＳ１３）。言い換えれば、アクチュエータ１９は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離をＬ１より大きくした後、Ｌ１に戻す。ステップＳ１３の後、制御は終了する。【００３２】
ステップＳ１０においてＮｏの場合、いわゆる低空気流量の場合、アクチュエータ１９は、ベーン５３の突出量を増大させる（ステップＳ１４）。言い換えれば、アクチュエータ１９は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を小さくする。ベーン５３の突出量が最大の場合、ベーン５３はシュラウド側壁１７に当接する。ステップＳ１４の後、制御は終了する。なお、ステップＳ１１及びステップＳ１４については、図５（ａ）及び図５（ｂ）において説明する。ステップＳ１３については、図９（ａ）及び図９（ｂ）において後述する。【００３３】
次に、ベーン５３の突出状態について説明する。図５（ａ）は、低空気流量時のベーンを模式的に例示する説明である。図５（ｂ）は、高空気流量時のベーンを模式的に例示する説明である。図５（ａ）及び図５（ｂ）ではスリット５１ａを省略している。既述したように、低空気流量時とは、図４におけるステップＳ１４に対応する。高空気流量時とは、図４におけるステップＳ１１に対応する。【００３４】
図５（ａ）に示すように、ハブ側壁部プレート５１のハブ側壁５１ｂと、シュラウド側壁１７のベーン５３に対向する領域１７ａとの距離はＬ２である。なお実施例１においては、シュラウド側壁１７が平面であるため、ハブ側壁５１ｂと領域１７ａとの距離Ｌ２は、ハブ側壁５１ｂとシュラウド側壁１７との距離にほぼ等しい。低空気流量時においては、ベーン５３はシュラウド側壁１７に当接する（図４のステップＳ１４）。つまり、ベーン５３の突出量はＬ２である。これにより、低空気流量時のコンプレッサ１１の圧縮効率を高めることができる。【００３５】
図５（ｂ）に示すように、高空気流量時においては、ベーン５３が、スリット５１ａから突出し、かつシュラウド側壁１７から距離Ｌ１だけ離れている（図４のステップＳ１１）。距離Ｌ１は距離Ｌ２より小さく、例えば距離Ｌ２の半分以下である。このように、高空気流量時においても、ベーン５３は、スリット５１ａ内に完全に退避せず、ディフューザ流路に残存する。言い換えれば、ベーン５３の突出量はゼロにならない。このとき、ベーン５３の上面は、例えばディフューザ流路の中央付近であって、ハブ側壁５１ｂに近い側に位置する。【００３６】
次に実施例１に係るコンプレッサ１１の圧縮効率について説明する。図６は、ベーンの突出量の違いによる、コンプレッサの圧縮効率及び空気流量の違いを例示するグラフである。横軸は空気流量、縦軸は圧縮効率を表す。図中の印のうち、丸はベーン５３がディフューザ流路に突出していない状態（「ベーン無」）の圧縮効率を表す。三角はベーン５３がディフューザ流路の幅全体にわたって突出し、シュラウド側壁１７に当接した状態（「ベーン全出」）の圧縮効率を表す。ベーン全出は図５（ａ）の状態に対応する。四角はベーン５３がディフューザ流路に突出し、かつシュラウド側壁１７に当接していない状態（「ベーン半出」）の圧縮効率を表す。ベーン半出は図５（ｂ）の状態に対応する。【００３７】
図６に示すように、ベーン全出の場合は、空気流量が増大するほどコンプレッサの圧縮効率が低下する。一方、ベーン無又はベーン半出の場合では、空気流量に関わらずほぼ一定のコンプレッサの圧縮効率が得られる。また、図中の左側のように、空気流量が低い場合（低空気流量の場合）、ベーン全出の方が、ベーン無及びベーン半出よりも、圧縮効率が高くなる。これに対し、図中の右側のように、空気流量が高い場合（高空気流量の場合）、ベーン無及びベーン半出の方が、ベーン全出よりも圧縮効率が高くなる。従って、低空気流量時では、ベーン全出、すなわちベーン５３がシュラウド側壁１７に当接するまで突出させることが好ましい。高空気流量時では、ベーン無又はベーン半出が好ましい。【００３８】
次に、低空気流量時の圧縮効率について説明する。図７（ａ）は、低空気流量時における圧縮効率を例示するグラフである。横軸はベーン５３の枚数又は弦節比を表す。縦軸は圧縮効率を表す。なお、ベーン全出の状態を考える。【００３９】
図７（ａ）に示すように、ベーン５３の枚数が少ない場合又はベーン５３の弦節比が小さい場合、ディフューザ流路を通過する空気の流れを最適化できないため、圧縮効率は低下する。また例えば図３（ｂ）に示した比較例のように、ベーン５３の枚数が多い場合又はベーン５３の弦節比が大きい場合、圧縮効率が低下する。これは、気流の大部分がベーン５３に衝突し、圧力の損失が生じるためである。高い圧縮効率を得るためには、ベーン５３の枚数及び弦節比を適切な範囲とすることが求められる。例えば図２及び図３（ａ）に示したように、ベーン５３の枚数を６枚、かつ弦節比を１以下とすることで、高い圧縮効率を得ることができる。次に高空気流量時の圧縮効率について説明する。【００４０】
図７（ｂ）は、高空気流量時におけるベーンの突出量とコンプレッサの圧縮効率との関係を例示するグラフである。横軸は、ベーン５３の突出量を表す。縦軸は圧縮効率を表す。実線は、実施例１における圧縮効率を表す。破線は比較例における圧縮効率を表す。【００４１】
図７（ｂ）に示すように、比較例の場合、ベーン５３の突出量が大きいほど圧縮効率は低下する。従って、高い圧縮効率を得るためには、ベーン５３の突出量をゼロ、又はゼロ付近まで小さくすることが求められる。このため、ベーン５３の移動距離は大きくなる。これに対し、実施例１の場合、ベーン５３の突出量が所定の値以下の範囲では、圧縮効率がほぼ一定である。このことは、図６においてベーン無とベーン半出とで、圧縮効率がほぼ同程度であることと対応する。また、突出量が所定の値以上の範囲では、突出量の増大と共に、圧縮効率は低下する。図７（ｂ）に点線で囲んだように、突出量に関わらず圧縮効率がほぼ一定であるベーン５３の突出量の範囲を不感帯とする。【００４２】
不感帯が存在する仕組みについて説明する。図８（ａ）は、比較例におけるベーンを例示する模式図であり、図８（ｂ）は、実施例１におけるベーンを例示する模式図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）では、ベーン半出の状態における、ベーン５３の平面図を図示している。また矢印は、インペラ１３側（図１参照）からスクロール部１５側（図１参照）に向かう流体（空気）の流れを表す。【００４３】
図８（ａ）に示すように、比較例においては、ベーン５３の間に、気流が直進可能な隙間は生じない。このため、気流はベーン５３に衝突しながら流れることになり、衝突損失が大きくなる、従って、ベーン５３が突出している場合、圧縮効率は低下する。【００４４】
図８（ｂ）に示すように、実施例１においては、ベーン５３の間に隙間が存在し、気流の一部は隙間を通過することができる（点線の円参照）。言い換えれば、気流の一部はベーン５３に衝突せずに、ベーン５３の間を流れることができる。従って、ベーン５３が突出している場合でも、圧縮効率は高く維持される。このとき、図７（ｂ）に示した不感帯の状態が実現する。【００４５】
このように、実施例１に係るコンプレッサ１１では、図３（ａ）に示したように、コンプレッサ１１の中心（中心軸Ａ）から見て、隣り合うベーン５３は重ならない。また隣り合うベーン５３間にはスロートが形成されない。このため、高空気流量時において、図７（ｂ）に示した不感帯が存在する。図４のステップＳ１１、及び図５（ｂ）に示したように、空気流量に応じてアクチュエータ１９が、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を最大の距離Ｌ１にした場合でも、Ｌ１はハブ側壁部プレート５１とシュラウド側壁１７のベーン５３に対向する領域１７ａとの距離Ｌ２より小さい。このため、高い圧縮効率を維持し、かつベーン５３の移動距離を小さくすることができる。【００４６】
ベーン５３の移動距離が小さい場合、アクチュエータ１９の消費電力は低減される。従って、例えば外付けのダイアフラム式アクチュエータに代えてソレノイド式アクチュエータ等を用いることができるため、アクチュエータ１９が小型化可能となる。このように実施例１によれば、コンプレッサ１１の小型化可能で、かつ消費電力の低減が可能である。【００４７】
コンプレッサ１１を効果的に小型化し、かつ消費電力を低減するためには、アクチュエータ１９は、ソレノイド式アクチュエータであることが好ましい。またアクチュエータ１９は、ソレノイド式アクチュエータ以外の電動アクチュエータとすることができる。電動アクチュエータとは、電気エネルギを機械的な力に変換し、当該力によりベーン５３の突出量を変化させるものである。【００４８】
ベーン５３の配置を、例えば中心から見て隣り合うベーン５３が重ならず、かつスロートが形成される配置してもよい。また、ベーン５３の配置を、例えばスロートが形成されず、かつ中心から見て隣り合うベーン５３が重なる配置としてもよい。さらに、弦節比が１より大きいとしてもよい。しかし、効果的に高い圧縮効率を得るためには、ベーン５３の配置は、中心から見て隣り合うベーン５３が重ならず、かつスロートが形成されない配置であることが好ましい。また弦節比が１以下であることが好ましい。弦節比は、例えば０．９以下、又は０．８以下としてもよい。ベーン５３の枚数は６枚としたが、例えば５枚又は７枚等としてもよい。このように、ベーン５３の長さＬ、ベーン間ピッチＰ１、及びベーン５３の枚数等は、変更可能である。【００４９】
図４のステップＳ１０及びＳ１４において説明したように、低空気流量時では、アクチュエータ１９がベーン５３とシュラウド側壁１７との距離をＬ１より小さくする。その一方、図４のステップＳ１０及びＳ１１において説明したように、高空気流量時では、アクチュエータ１９がベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を大きくし、Ｌ１とする。これにより、低空気流量及び高空気流量、両方の場合において、高い圧縮効率を得ることができる。【００５０】
図５（ｂ）に示したように、高空気流量時において、ベーン５３はハブ側壁５１ｂからディフューザ流路に突出した状態を維持する。ディフューザ流路を通過する流体（空気）の速度は、壁（シュラウド側壁１７又はハブ側壁５１ｂ）側よりも、ディフューザ流路の中央付近の方が大きい。ベーン５３の上面は、ディフューザ流路の中央付近に位置するため、ベーン５３の上面及び上面付近にはデポジットが堆積しにくい。このため、ベーン５３の動作が円滑になる。【００５１】
しかし、ベーン５３のハブ側壁５１ｂに近い側にはデポジットが堆積する可能性がある。特に、ベーン５３の突出量が一定のまま、ある程度の時間が経過した場合には、デポジットが堆積する可能性がある。例えば、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離がＬ１の状態が、時間Ｔ経過した場合を考える。これは、図４のステップＳ１２においてＹｅｓの場合に対応する。【００５２】
図９（ａ）は、デポジットが堆積した場合のベーン５３を模式的に例示する説明図である。図９（ｂ）は、デポジットを除去するベーン５３の動作を模式的に例示する説明である。図９（ａ）に示すように、デポジットＤがベーン５３の下部に堆積することがある。堆積したデポジットＤが固着すると、ベーン５３の動作が困難となる可能性がある。【００５３】
図９（ｂ）に示すように、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離がＬ１である状態が、所定の時間Ｔ継続した場合（図４のステップＳ１２においてＹｅｓ）、アクチュエータ１９はベーン５３を下方向に動かした後、元の位置に戻す（図４のステップＳ１３）。言い換えれば、アクチュエータ１９は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離をＬ１より大きいＬ３とした後、Ｌ１に戻す。これにより、デポジットＤは除去され、ベーン５３の動作は円滑となる。時間Ｔは、固着前にデポジットを除去することができる程度の任意の時間とすることができる。【００５４】
このとき、アクチュエータ１９は、ベーン５３を上方向に動かした後、元の位置に戻してもよい。このようにアクチュエータ１９は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離を変化させた後、Ｌ１に戻せばよい。しかしながら、図７（ｂ）に示したように、ベーン５３の突出量が大きくなると、ベーン５３は不感帯から逸脱し、圧縮効率が低下する恐れがある。これに対し、ベーン５３の突出量が小さくなってもベーン５３は不感帯にあるため、圧縮効率は高いまま維持される。従ってアクチュエータ１９は、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離をＬ１より大きくした後、Ｌ１に戻すことが好ましい。【００５５】
なお、実施例１においては、ハブ側壁５１ｂからシュラウド側壁１７に向けてベーン５３が突出する構成としたが、コンプレッサ１１は他の構成としてもよい。例えばベーン５３がシュラウド側壁１７からハブ側壁５１ｂに向けて突出する構成してもよい。
【実施例２】
【００５６】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施例２に係るコンプレッサのベーンを模式的に例示する説明図である。図１から図３（ａ）において既述した構成については説明を省略する。【００５７】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、シュラウド側壁１７のベーン５３と対向する領域にキャビティ１７ｂが形成されている。ハブ側壁部プレート５１のハブ側壁５１ｂとキャビティ１７ｂの底面との距離はＬ４である。【００５８】
図１０（ａ）に示すように、低空気流量時においては、ベーン５３は、キャビティ１７ｂの底面に当接する。図１０（ｂ）に示すように、高空気流量時においては、ベーン５３が、スリット５１ａから突出し、かつキャビティ１７ｂの底面から距離Ｌ５だけ離れている。距離Ｌ５は、距離Ｌ４より小さく、例えば距離Ｌ４の半分以下である。言い換えれば、ベーン５３とシュラウド側壁１７との距離Ｌ５は、ハブ側壁５１ｂと、シュラウド側壁１７のベーン５３と対向する領域であるキャビティ１７ｂの底面との距離Ｌ４より小さい。実施例２に係るコンプレッサ１１の制御は、図４に示したものと同じであるため、説明を省略する。実施例２によれば、実施例１と同様に、小型化可能で、かつ消費電力の低減が可能である。また、高い圧縮効率を維持することができる。なお、ベーン５３はシュラウド側壁１７からハブ側壁５１ｂに向けて突出し、ハブ側壁５１ｂのベーン５３と対向する領域にキャビティが設けられていてもよい。【００５９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０                    ＥＣＵ
１１                    コンプレッサ
１６                    ディフューザ部
１７                    シュラウド側壁
１７ａ                  領域
１７ｂ                  キャビティ
１９                    アクチュエータ
５０                    スライド式ベーン機構
５１                    ハブ側壁部プレート
５１ｂ                  ハブ側壁
５３                    ベーン
【図１】
2012127667.tif 000003
【図２】
2012127667.tif 000004
【図３】
2012127667.tif 000005
【図４】
2012127667.tif 000006
【図５】
2012127667.tif 000007
【図６】
2012127667.tif 000008
【図７】
2012127667.tif 000009
【図８】
2012127667.tif 000010
【図９】
2012127667.tif 000011
【図１０】
2012127667.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月9日(2011.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、
前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、
前記遠心圧縮機の中心軸から見て隣り合う複数の前記案内羽根が重ならないという構成および隣り合う複数の前記案内羽根の間にスロートが形成されないという構成の少なくとも一つを備え、
前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さいことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記案内羽根の弦節比は１以下であることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記可変手段は、電動アクチュエータであることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記可変手段は、ソレノイド式アクチュエータであることを特徴とする請求項３記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以上である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を第１の距離にし、
前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以下である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を、前記第１の距離より小さい距離とすることを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離から変化させた後、前記第１の距離に戻すことを特徴とする請求項５記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離より大きくした後、前記第１の距離に戻すことを特徴とする請求項６記載の遠心圧縮機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
力の低減が可能な遠心圧縮機を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００７］
本発明は、第１ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、前記遠心圧縮機の中心軸から見て隣り合う複数の前記案内羽根が重ならないという構成および隣り合う複数の前記案内羽根の間にスロートが形成されないという構成の少なくとも一つを備え、前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さい遠心圧縮機である。本発明によれば、遠心圧縮機の小型化及び消費電力の低減が可能である。
［０００８］
［０００９］
上記構成において、前記案内羽根の弦節比は１以下である構成とすることができる。この構成によれば、効果的に高い圧縮効率を得ることができる。
［００１０］
上記構成において、前記可変手段は、電動アクチュエータである構成とすることができる。この構成によれば、効果的に小型化及び消費電力の低減が
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月30日(2013.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、
前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、
前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、
前記遠心圧縮機の中心軸から見て隣り合う複数の前記案内羽根が重ならないという構成および隣り合う複数の前記案内羽根の間にスロートが形成されないという構成の少なくとも一つを備え、
前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さく、
前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以上である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を第１の距離にし、
前記ディフューザ流路の空気流量が前記所定の値より小さい場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を、前記第１の距離より小さい距離とし、
前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離から変化させた後、前記第１の距離に戻すことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離より大きくした後、前記第１の距離に戻すことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記案内羽根の弦節比は１以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記可変手段は、電動アクチュエータであることを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記可変手段は、ソレノイド式アクチュエータであることを特徴とする請求項４記載の遠心圧縮機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、第１ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁と対向し、前記第１ディフューザ壁との間にディフューザ流路を形成する第２ディフューザ壁と、前記第１ディフューザ壁から前記ディフューザ流路に突出可能な案内羽根と、前記ディフューザ流路の空気流量に応じて、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を変更可能な可変手段と、を具備する遠心圧縮機であって、前記遠心圧縮機の中心軸から見て隣り合う複数の前記案内羽根が重ならないという構成および隣り合う複数の前記案内羽根の間にスロートが形成されないという構成の少なくとも一つを備え、前記可変手段が前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を最大にした場合、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離は、前記第１ディフューザ壁と前記第２ディフューザ壁の前記案内羽根に対向する領域との距離よりも小さく、前記ディフューザ流路の空気流量が所定の値以上である場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を第１の距離にし、前記ディフューザ流路の空気流量が前記所定の値より小さい場合、前記可変手段は前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を、前記第１の距離より小さい距離とし、前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離から変化させた後、前記第１の距離に戻す遠心圧縮機である。本発明によれば、遠心圧縮機の小型化及び消費電力の低減が可能である。また、本発明によれば、低空気流量及び高空気流量、両方の場合において、高い圧縮効率を得ることができ、案内羽根の動作を円滑にすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記構成において、前記空気流量が前記所定の値以上である状態が所定時間継続した場合、前記可変手段は、前記案内羽根と前記第２ディフューザ壁との距離を前記第１の距離より大きくした後、前記第１の距離に戻す構成とすることができる。この構成によれば、高い圧縮効率を維持し、かつ案内羽根の動作を円滑にすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2012127667.tif 000013
2012127667.tif 000014
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