(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディフューザ流路を形成するとともに、第１のスリットを有する流路壁部と、
前記第１のスリットを介して前記ディフューザ流路に出没するとともに、前記流路壁部から見て、前記ディフューザ流路とは反対の側にフランジ部を有する案内羽根と、
前記案内羽根のうち、前記フランジ部よりも先端側の部分を挿通可能な第２のスリットを有し、前記流路壁部と前記フランジ部との間に設けられる可動部材と、
前記案内羽根を前記可動部材に向けて付勢する付勢部材と、を備え、
前記第２のスリットと前記案内羽根との間に形成されるクリアランスを、前記第１のスリットと前記案内羽根との間に形成されるクリアランスよりも大きく設定した遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心圧縮機に関し、特にディフューザ流路に案内羽根を出没させる遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機では、インペラとスクロール部との間にディフューザ部が設けられている。ディフューザ部はディフューザ流路を有し、インペラが送り出す流体の運動エネルギーを圧力に変換する。ディフューザ流路には案内羽根を設けることがある。ディフューザ流路に案内羽根を設けることで、圧縮効率を高めることができる。一方、この場合、適用可能な流量範囲が狭くなる。このため、ディフューザ流路に案内羽根を出没させることもある（例えば特許文献１参照）。案内羽根を出没させることで、圧縮効率と適用可能な流量範囲との両立を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディフューザ部はインペラの周囲に設けられている。このため、案内羽根はディフューザ部の周方向に沿って複数設けられる。複数の案内羽根をディフューザ流路に出没させるには、例えば次のようにすることができる。すなわち、前進、後退動作により複数の案内羽根をディフューザ流路に同時に出没させるリング状の可動部材を備える。そして、ディフューザ流路の流路壁部にディフューザ流路への案内羽根の出没を可能にするスリットを設ける。
【０００５】
ところが、案内羽根は通常、十数枚程度存在する。このため案内羽根を出没させるには、例えば各スリットを加工する場合の位置精度を考慮に入れた所定のクリアランスが案内羽根、スリット間に必要となる。そして、このクリアランスが不適切であると、スリットに対して案内羽根が傾くことで案内羽根に摩耗や変形が発生することがある。また、いわゆるかじりが発生することがある。
【０００６】
なお、例えばスリット、案内羽根間のクリアランスを比較的大きく設定することも考えられる。ところが、クリアランスの拡大は一般的な構成においては、ディフューザ流路から流路壁部の背後空間、或いは外部への流体漏れを増大させ、結果、大幅な圧縮効率の低下を招く。このため、かかる設定は圧縮効率の観点から好ましいとは言えない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、ディフューザ流路に案内羽根を好適に出没させること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】
【０００８】
本発明はディフューザ流路を形成するとともに、第１のスリットを有する流路壁部と、前記第１のスリットを介して前記ディフューザ流路に出没するとともに、前記流路壁部から見て、前記ディフューザ流路とは反対の側にフランジ部を有する案内羽根と、前記案内羽根のうち、前記フランジ部よりも先端側の部分を挿通可能な第２のスリットを有し、前記流路壁部と前記フランジ部との間に設けられる可動部材と、前記案内羽根を前記可動部材に向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記第２のスリットと前記案内羽根との間に形成されるクリアランスを、前記第１のスリットと前記案内羽根との間に形成されるクリアランスよりも大きく設定した遠心圧縮機である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ディフューザ流路に案内羽根を好適に出没させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コンプレッサの概略構成図である。
【図２】スライド式ベーン機構の分解構成図である。
【図３】スライド式ベーン機構の要部断面図である。
【図４】ディフューザプレートに傾きが発生した場合のスライド式ベーン機構の様子を示す図である。
【図５】スライド式ベーン機構の変形例の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図１はコンプレッサ（遠心式圧縮機）１１の概略構成図である。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。
【００１３】
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、ディユ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ーを圧力に変換する。
【００１４】
ディフューザ流路に対しては、スライド式ベーン機構５０が設けられている。図２はスライド式ベーン機構５０の分解構成図である。スライド式ベーン機構５０は図２に図示された側を表面側として、表面側を吸入口１２ｂの開口方向に合わせた向きでコンプレッサハウジング１２に組み付けられる。スライド式ベーン機構５０は壁部プレート５１と、ベーン５２と、ディフューザプレート５３と、第１および第２のスプリング５４、５５と、カムリング５６と、操作レバー５７とを備えている。
【００１５】
壁部プレート５１は環状のプレート部材であり、コンプレッサハウジング１２とともにディフューザ流路を形成する流路壁部となる。壁部プレート５１は第１のスリット５１ａを有している。第１のスリット５１ａはベーン５２毎に設けられている。第１のスリット５１ａは、ベーン５２のディフューザ流路への出没を可能にする。
【００１６】
ベーン５２は案内羽根であり、壁部プレート５１の背後側に設けられる。ベーン５２はディフューザ流路に対して環状の列をなすようにして複数設けられる。ベーン５２は第１のスリット５１ａを介してディフューザ流路に出没する。ベーン５２は壁部プレート５１から見てディフューザ流路とは反対の側に、すなわち壁部プレート５１の背後側にフランジ部５２ａを有している。フランジ部５２ａはベーン５２の基端部に設けられている。フランジ部５２ａは、ベーン５２の幅方向一方の側に向かってベーン５２がＬ字状になるように延伸している。
【００１７】
ディフューザプレート５３は環状のプレート部材であり、壁部プレート５１とフランジ部５２ａとの間に設けられる。ディフューザプレート５３は可動部材であり、過給機１の軸方向に沿って移動可能に設けられる。ディフューザプレート５３は第２のスリット５３ａを有している。第２のスリット５３ａはベーン５２のうち、フランジ部５２ａよりも先端側の部分である羽根部分の形状に合わせて形成されている。そしてこれにより、羽根部分を挿通可能にしている。第２のスリット５３ａはベーン５２毎に設けられる。なお、第１のスリット５１ａもベーン５２のうち、羽根部分の形状に合わせて形成されている。
【００１８】
ディフューザプレート５３の外周にはカム係合部５３ｂが、表面には収納部５３ｃが設けられている。カム係合部５３ｂはディフューザプレート５３の外周からブロック状に突起するように設けられている。収納部５３ｃは有底円筒状の形状に形成されている。カム係合部５３ｂと収納部５３ｃとは周方向に沿ってそれぞれ均等に複数設けられている。
【００１９】
第１のスプリング５４は壁部プレート５１とディフューザプレート５３との間に設けられる。第１のスプリング５４はディフューザプレート５３を表面側から背後側に向かって付勢する。第１のスプリング５４は各収納部５３ｃに設けられる。第２のスプリング５５はベーン５２の背後に設けられる。第２のスプリング５５はベーン５２をディフーザプレート５３に向けて付勢する。第２のスプリング５５は具体的にはフランジ部５２ａを付勢する。第２のスプリング５５はベーン５２毎に設けられる。第１および第２のスプリング５４、５５は付勢部材である。
【００２０】
カムリング５６はディフューザプレート５３の背後側に設けられる。カムリング５６は円筒状の部材であり、過給機１の軸周りに回転可能に設けられる。カムリング５６は突き出し部５６ａと、引き込み部５６ｂと、接続部５６ｃとを備えている。これら突き出し部５６ａ、引き込み部５６ｂおよび接続部５６ｃは、カムリング５６の表面側に設けられている。
【００２１】
突き出し部５６ａは周方向に沿って均等に複数（ここでは３つ）設けられている。複数の突き出し部５６ａは、カムリング５６背後側の円形端部を底部として、底部から互いに同様の高さで平らに形成されている。引き込み部５６ｂは隣り合う突き出し部５６ａの間に設けられている。複数の引き込み部５６ｂも底部から互いに同様の高さで平らに形成されている。突き出し部５６ａは引き込み部５６ｂよりも表面側に突き出している。
【００２２】
突き出し部５６ａそれぞれは、隣り合う引き込み部５６ｂのうち、同方向に位置する引き込み部５６ｂそれぞれとの間で、接続部５６ｃによって接続されている。接続部５６ｃは、引き込み部５６ｂから突き出し部５６ａに向かって斜めに立ち上がるようにして傾斜している。接続部５６ｃはこれら突き出し部５６ａ、引き込み部５６ｂと滑らかな接合カーブを有して接合されている。これら突き出し部５６ａ、引き込み部５６ｂおよび接続部５６ｃは、カムＣＭを構成している。
【００２３】
カムＣＭはカム係合部５３ｂと係合する。カム係合部５３ｂはカムＣＭ毎に設けられている。径方向に沿ったカム係合部５３ｂの位置は、カムＣＭと係合可能な位置に設定されている。周方向に沿ったカム係合部５３ｂの幅は、周方向に沿った引き込み部５６ｂの幅よりも小さく設定されている。カムＣＭとカム係合部５３ｂとはカム機構を構成している。
【００２４】
カム機構はカムリング５６の回転方向に応じて次のように作動する。すなわち、カムリング５６が矢印Ｃｃ方向に回転した場合、カム機構はディフューザプレート５３をディフューザ流路側に向かって移動（前進）させる。また、カムリング５６が矢印Ｏｃの方向に回転した場合、カム機構は第１のスプリング５４によって付勢されたディフューザプレート５３を後退させる。このように、カム機構はディフューザプレート５３を前進、後退させる。
【００２５】
ディフューザプレート５３が前進する場合、第２のスプリング５５はディフューザプレート５３とともにベーン５２を前進させる。結果、ベーン５２がディフューザ流路に突出する。ディフューザプレート５３が後退する場合、ディフューザプレート５３はフランジ部５２ａを押すことで、ベーン５２とともに後退する。結果、ベーン５２がディフューザ流路から引き込まれる。
【００２６】
第１のスプリング５４は前進、後退するディフューザプレート５３をカムリング５６に向けて付勢する。そしてこれにより、ディフューザプレート５３の不要な動きを規制する。また、第２のスプリング５５はベーン５２をディフューザプレート５３に向けて付勢する。そしてこれにより、フランジ部５２ａをディフューザプレート５３に当接させ、ベーン５２を前進、後退するディフューザプレート５３と一体的に動作させる。
【００２７】
操作レバー５７は、カムリング５６に設けられている。操作レバー５７は外部から操作可能に設けられている。操作レバー５７は外部からのカムリング５６の駆動を可能にする。したがって、カムリング５６は、操作レバー５７を介した駆動入力によって回転駆動する。
【００２８】
図３はスライド式ベーン機構５０の要部断面図である。図３では、ベーン５２の幅方向に沿った断面を示している。第２のスリット５３ａ、ベーン５２間に形成される第２のクリアランスＣＬ２は、第１のスリット５１ａ、ベーン５２間に形成される第１のクリアランスＣＬ１よりも大きく設定されている。具体的には、第２のスリット５３ａの幅Ｗ２を第１のスリット５１ａの幅Ｗ１よりも大きく設定することで、第２のクリアランスＣＬ２を第１のクリアランスＣＬ１よりも大きく設定している。
【００２９】
次に過給機１の作用効果について説明する。図４はディフューザプレート５３に傾きが発生した場合のスライド式ベーン機構５０の様子を示す図である。（ａ）、（ｂ）は互いに逆方向に傾いた場合を示している。ここで、過給機１では例えばディフューザプレート５３の駆動中に、第１のスプリング５４それぞれに均等に力がかからない結果、ディフューザプレート５３に傾きが生じることが考えられる。
【００３０】
これに対し、過給機１ではベーン５２をディフューザプレート５３と別体にしている。このため、ディフューザプレート５３に傾きが発生した場合でも、ベーン５２がディフューザプレート５３とともに必然的に傾くことを防止できる。一方、過給機１では、ベーン５２を前進、後退するディフューザプレート５３と一体的に動作させている。このため、ディフューザプレート５３の傾きに追従してベーン５２が傾くことも考えられる。
【００３１】
これに対し、過給機１では、第２のクリアランスＣＬ２を第１のクリアランスＣＬ１よりも大きく設定している。このため過給機１では、ディフューザプレート５３に傾きが発生した場合でも、その影響がベーン５２に及ぶことを抑制できる。結果、ベーン５２に変形や摩耗が発生することや、いわゆるかじりが発生することを抑制できる。
【００３２】
また、過給機１ではディフューザプレート５３の傾きの影響がベーン５２に及ぶことを抑制できることから、第１のクリアランスをより小さく設定できる。このため、過給機１は第１のスリット５１ａを介してディフューザ流路から流体漏れが発生することも抑制できる。すなわち、圧縮効率の低下も抑制できる。結果、ベーン５２の変形等を抑制する観点、および圧縮効率を確保する観点から、ディフューザ流路にベーン５２を好適に出没させることができる。
【００３３】
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。
例えば上述した実施例ではベーン５２が幅方向一方の側に延伸したフランジ部５２ａを備える場合について説明した。しかしながら、本発明においてはこれに限られず、案内羽根は例えば次に示すようなフランジ部を備えてもよい。
【００３４】
図５はスライド式ベーン機構５０の変形例であるスライド式ベーン機構５０´の要部断面図である。スライド式ベーン機構５０´は、ベーン５２の代わりにベーン５２´を備えている点以外、スライド式ベーン機構５０と実質的に同一である。ベーン５２´はフランジ部５２ａの代わりにフランジ部５２ａ´を備えている点以外、ベーン５２と実質的に同一である。スライド式ベーン機構５０´はスライド式ベーン機構５０の代わりにコンプレッサ１１に設けることができる。
【００３５】
図５に示すように、スライド式ベーン機構５０´では、ベーン５２´がＴ字状の形状になるように幅方向両側に延伸したフランジ部５２ａ´を設けている。フランジ部５２ａ´は具体的には幅方向両側に向かって互いに均等に延伸している。これにより、ベーン５２を第２のスプリング５５でバランスよく付勢することができる。
【００３６】
また、スライド式ベーン機構５０´では、フランジ部５２´の延伸端部のうち、ディフューザプレート５３側の部分を面取りしている。これにより、ディフューザプレート５３が傾いた際に、フランジ部５２´の延伸端部に衝突することを抑制できる。結果、ディフューザプレート５３の傾きの影響がベーン５２に及ぶことをさらに好適に抑制できる。なお、同様の面取りは例えばフランジ部５２に対して行うことも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
コンプレッサ          １１
ディフューザ部        １６
スライド式ベーン機構  ５０、５０´
壁部プレート          ５１
第１のスリット        ５１ａ
ベーン                ５２、５２´
フランジ部            ５２ａ、５２ａ´
ディフューザプレート  ５３
第２のスリット        ５３ａ
第１のスプリング      ５４
第２のスプリング      ５５
カムリング            ５６
操作レバー            ５７
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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