(57)【要約】【課題】簡易な構成によって流量の変動に伴う圧力比の低下を抑制な遠心圧縮機を提供する。【解決手段】コンプレッサ３は、コンプレッサ翼車８と、コンプレッサ翼車８の周囲に配置された複数のベーン１９を有するベーンドディフューザ１８と、を備える。ベーンドディフューザ１８は、コンプレッサ翼車８の回転軸線Ｘを中心軸線とするようにコンプレッサ翼車８の周囲に形成された内ベース２２と、コンプレッサ翼車８の回転軸線Ｘを中心軸線とするように内ベース２２の周囲に形成された外ベース２３と、第１羽根角を有するように内ベース２２に固定された内ベーン２４と、第２羽根角を有するように外ベース２３に固定され、内ベーン２４と協働して流路を形成する外ベーン２６と、を有する。内ベース２２及び外ベーン２６は、回転軸線Ｘのまわりにおける相対位置が変化するように駆動される。【選択図】図２
2018150922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラと、
前記インペラの周囲に配置された複数のベーンを有するベーンドディフューザと、を備え、
前記ベーンドディフューザは、
前記インペラの回転軸線を中心軸線とするように前記インペラの周囲に形成された環状の第１基部と、
前記インペラの回転軸線を中心軸線とするように前記第１基部の周囲に形成された環状の第２基部と、
第１羽根角を有するように第１基部に固定された第１ベーンと、
第２羽根角を有するように第２基部に固定された第２ベーンと、
前記第１基部及び前記第２基部は、前記回転軸線のまわりにおける相対位置が変化するよう駆動される遠心圧縮機。
【請求項２】
前記第１基部及び前記第２基部は、前記第１ベーンの後縁に前記第２ベーンの前縁が合わさった第１形態と、前記第１ベーンの後縁に対して前記第２ベーンの前縁を前記回転軸線における周方向にずらした第２形態と、を切り替えるよう駆動される、請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記第１ベーンの翼弦長さと前記第１ベーンのピッチとの比は、１以下である、請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記第１形態では、前記第１ベーンの後縁と前記第２ベーンの前縁とが重複することにより構成された第３ベーンにより第１流路が形成され、
前記第２形態では、前記第１形態における前記第２ベーンの位置に関する仮想線と前記第２ベーンとにより第２流路が形成されると共に、前記第１ベーンに隣接する別の第１ベーンと前記第２ベーンとにより第３流路が形成され、
前記第１流路における第１スロート長（ｒ１）は、前記第２流路における第２スロート長（ｒ２）と前記第３流路における第３スロート長（ｒ３）との和である合計スロート長（ｒ２＋ｒ３）よりも小さい（ｒ１＜ｒ２＋ｒ３）、請求項２に記載の遠心圧縮機。
【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】
インペラの外周に複数のベーンを有するディフューザを配置した遠心圧縮機が知られている。ディフューザは、遠心圧縮機のインペラを出た後の流れの静圧を回復させる。このような遠心圧縮機は、回転数を一定とし、圧力比が最大となる流量において運転されることがある。この流量と最大圧力比とで示される点は仕様点と呼ばれる。最大圧力比となる流量に対して流量が減少又は増加すると、圧力比は減少する傾向にある。すなわち、遠心圧縮機の作動効率が低下してしまう。特定の条件に対して高い効率（圧力比）を得るようにディフューザベーンを設計すると、わずかな流量の変動に対して圧力比が減少してしまう傾向にある。逆に、流量が変動しても圧力比が変化し難いようにディフューザベーンを設計すると、最大圧力比が低くなってしまう傾向にある。
【０００３】
例えば、特許文献１，２には、遠心圧縮機に提供される流体の流量が変化した場合において、圧力比の減少を抑制する技術が開示されている。特許文献１の技術では、複数のベーンのそれぞれは２個のベーン体により構成される。そして、流量に応じてベーン体同士の相対的な位置関係をそれぞれ変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１６０５９７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１４８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に開示された遠心圧縮機は、複数のベーンのそれぞれを駆動する機構を備えている。すなわち、ベーンの数だけベーン体を駆動する駆動機構を有する。従って、駆動機構の数が多くなるので、全体として遠心圧縮機の構造が複雑になる傾向があった。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成によって流量の変動に伴う圧力比の低下を抑制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】
本発明の一形態である遠心圧縮機は、インペラと、インペラの周囲に配置された複数のベーンを有するベーンドディフューザと、を備え、ベーンドディフューザは、インペラの回転軸線を中心軸線とするようにインペラの周囲に形成された環状の第１基部と、インペラの回転軸線を中心軸線とするように第１基部の周囲に形成された環状の第２基部と、第１羽根角を有するように第１基部に固定された第１ベーンと、第２羽根角を有するように第２基部に固定された第２ベーンと、第１基部及び第２基部は、回転軸線のまわりにおける相対位置が変化するよう駆動される。
【０００８】
この構成によれば、ベーンが周方向に分割されており、遠心圧縮機の運転状態に応じて、第１ベーンと第２ベーンとの相対的な位置を変更する。従って、流量の変動に伴う圧力比の低下を抑制できる。そして、第１及び第２ベーンは、ひとつの中心軸線を共有し、当該中心軸線の周りに相対的に位置を変化させることができる。従って、駆動機構が単純化されるので、遠心圧縮機の構成を簡易にすることができる。
【０００９】
一形態において、第１基部及び第２基部は、第１ベーンの後縁に第２ベーンの前縁が合わさった第１形態と、第１ベーンの後縁に対して第２ベーンの前縁を回転軸線における周方向にずらした第２形態と、を切り替えるよう駆動されてもよい。この構成によれば、流量が増加したときと流量が低下したときとのそれぞれに対応するように、第１ベーンと第２ベーンとの位置関係を調整することができる。従って、仕様点からの流量の変化に伴い圧力比が低下することを抑制できる。
【００１０】
一形態において、第１ベーンの翼弦長さと第１ベーンのピッチとの比は、１以下であってもよい。この構成によれば、流量の低下に伴いベーン間に生じる二次流れが主流の剥離を抑制する。従って、流れの剥離に起因する圧力比の低下を抑制することができる。
【００１１】
一形態において、第１形態では、第１ベーンの後縁と第２ベーンの前縁とが重複することにより構成された第３ベーンにより第１流路が形成され、第２形態では、第１形態における第２ベーンの位置に関する仮想線と第２ベーンとにより第２流路が形成されると共に、第１ベーンに隣接する別の第１ベーンと第２ベーンとにより第３流路が形成され、第１流路における第１スロート長（ｒ１）は、第２流路における第２スロート長（ｒ２）と第３流路における第３スロート長（ｒ３）との和である合計スロート長（ｒ２＋ｒ３）よりも小さくてもよい（ｒ１＜ｒ２＋ｒ３）。この構成によれば、第１形態よりも第２形態のスロート長を大きくすることができる。従って、ベーン間に流すことができる流量が増加する。従って、流量の増加に伴って閉塞状態に向かう傾向が抑制されるので、圧力比の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成によって流量の変動に伴う圧力比の低下を抑制な遠心圧縮機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る遠心圧縮機を備えた過給機の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、ベーンドディフューザの第１形態を示す図である。
【図３】図３は、ベーンドディフューザの第２形態を示す図である。
【図４】図４は、遠心圧縮機の特性を示すグラフである。
【図５】図５はベーンドディフューザの第２形態の一例を説明するための図である。
【図６】図６はベーンドディフューザの第２形態の別の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１に示されるように、過給機１は、例えば、船舶や車両の内燃機関１００に適用されるものである。過給機１は、タービン２とコンプレッサ３（遠心圧縮機）とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング７と、コンプレッサハウジング７に収納されたコンプレッサ翼車８（インペラ）と、を備えている。タービン翼車６は回転軸９の一端に設けられており、コンプレッサ翼車８は回転軸９の他端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング７との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸９は、軸受を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸９、タービン翼車６及びコンプレッサ翼車８が一体の回転体１４として回転軸線Ｘを中心に回転する。
【００１６】
タービンハウジング４には、排気ガス流入口（図示省略）及び排気ガス流出口１６が設けられている。内燃機関１００から排出された排気ガスが、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、タービン翼車６を回転させ、その後、排気ガス流出口１６を通じてタービンハウジング４外に流出する。
【００１７】
コンプレッサハウジング７には、吸入部１７及び排出部（図示省略）が設けられている。タービン翼車６が回転すると、回転軸９を介してコンプレッサ翼車８が回転する。回転するコンプレッサ翼車８は、吸入部１７を通じて空気等の外部の流体を吸入し、圧縮して吐出部から吐出（圧送）する。排出部から排出された圧縮流体は、前述の内燃機関１００に供給される。
【００１８】
図２に示されるように、コンプレッサ３は、ベーンドディフューザ１８をさらに有する。図２は、コンプレッサ３のコンプレッサ翼車８とベーンドディフューザ１８とを回転軸線Ｘの方向からみた模式図である。ベーンドディフューザ１８は、コンプレッサ翼車８の周囲に配置される。ベーンドディフューザ１８は、複数のベーン１９を有する。これら複数のベーン１９は、スロートを有する条件を満たす。この内容については後の段落で詳細に説明する。複数のベーン１９は、回転軸線Ｘの周りに等間隔に配置され、回転軸線Ｘを中心とする円の内側から外側へ延びている。例えば、ベーン１９Ａは、互いに隣り合う別のベーン１９Ｂと協働して、第３流路ＦＰ３を構成する。
【００１９】
ベーンドディフューザ１８は、複数のベーン１９が固定されるベース２１を有する。ベース２１は、内ベース２２（第１基部）と外ベース２３（第２基部）とを有する。内ベース２２は、コンプレッサ翼車８の周囲に形成される。内ベース２２は、コンプレッサ翼車８の回転軸線Ｘを中心軸線とする環状の形状を有する。内ベース２２は、コンプレッサハウジング７の一部に設定された領域である。
【００２０】
外ベース２３は、内ベース２２の周囲に形成される。外ベース２３も、内ベース２２と同様に、コンプレッサ翼車８の回転軸線Ｘを中心軸線とする環状の形状を有する。ここで、外ベース２３は、内ベース２２とは異なり、コンプレッサハウジング７に取り付けられる円環形状を有する部品である。すなわち、外ベース２３は、コンプレッサハウジング７と別の部品である。外ベース２３は、内周縁２３ａと外周縁２３ｂとを有する。そして、外ベース２３の内周縁２３ａは、内ベース２２の外周縁２２ｂに接触する。このような構成によれば、外ベース２３は、コンプレッサ翼車８の回転軸線Ｘを回転軸線として回動することができる。
【００２１】
ベーン１９（第３ベーン）は、円周方向に分割され、内ベーン２４（第１ベーン）と、外ベーン２６（第２ベーン）とを有する。
【００２２】
内ベーン２４は、回転軸線Ｘの側に配置される。つまり、内ベーン２４は、内ベース２２に固定されている。より具体的には、内ベーン２４は、第１羽根角を有するように内ベース２２と一体に形成される。内ベーン２４は、コンプレッサハウジング７の一部分であるので、内ベーン２４は、回転軸線Ｘのまわりに回転しない。内ベーン２４の前縁２４ａは内ベース２２の内周縁２２ａに重複する。また、内ベーン２４の後縁２４ｂは内ベース２２の外周縁２２ｂに重複する。なお、内ベーン２４は、低ソリディティの条件を満たす。この内容については後の段落で詳細に説明する。
【００２３】
外ベーン２６は、内ベーン２４よりも外側に配置される。つまり、外ベーン２６は、外ベース２３に固定されている。より具体的には、外ベーン２６は、第２羽根角を有するように外ベース２３と一体に形成される。上述したように、外ベース２３は、コンプレッサ翼車８の回転軸線Ｘのまわりに回動可能であるので、外ベーン２６も回転軸線Ｘのまわりに回動することができる。外ベーン２６の前縁２６ａは外ベース２３の内周縁２３ａと重複する。従って、外ベーン２６の前縁２６ａは、内ベーン２４の後縁２４ｂと合わさっている。具体的には、前縁２６ａは、後縁２４ｂに接触する。あるいは、前縁２６ａは、僅かな隙間を介して後縁２４ｂに対面する。また、外ベーン２６の後縁２６ｂは外ベース２３の外周縁２３ｂと重複する。
【００２４】
このような構成によれば、ベーンドディフューザ１８は、図２に示されるように、内ベース２２及び外ベース２３は、回転軸線Ｘのまわりにおける相対位置が変化する。この相対位置の変化によれば、内ベーン２４及び外ベーン２６により一枚のベーン１９を形成する形態（第１形態）と、図３に示されるように内ベーン２４及び外ベーン２６を独立したベーンとして扱う形態（第２形態）と、をとり得る。つまり、内ベース２２及び外ベース２３は、第１形態と、第２形態とを切り替えるように駆動される。
【００２５】
第１形態（図２参照）では、内ベーン２４の後縁２４ｂと外ベーン２６の前縁２６ａとを当接させて、一枚のベーン１９Ａを形成する。そして、ベーン１９Ａと当該ベーン１９Ａに隣接するベーン１９Ｂとの間に一つの第３流路ＦＰ３が形成される。この第３流路ＦＰ３は、内ベーン２４の間に形成される部分と、外ベーン２６の間に形成される部分とを有する。
【００２６】
第２形態（図３参照）では、第１形態から外ベース２３を時計方向ＣＷに回動させて、内ベーン２４の後縁２４ｂから、外ベーン２６の前縁２６ａを離間させる。この第２形態によれば、互いに異なる性質を有する第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２が形成される。第１流路ＦＰ１は、内ベーン２４と、当該内ベーン２４に接していた外ベーン２６とにより形成される。第２流路ＦＰ２は、内ベーン２４に隣接する別の内ベーン２４と、外ベーン２６とにより形成される。なお、第２形態は、上述したように、内ベーン２４及び外ベーン２６とで一枚のベーン１９を形成しない形態であるので、外ベース２３の回転角度に応じて複数の形態をとり得る（図５参照）。
【００２７】
この第１形態と第２形態とは、外ベース２３に取り付けられる駆動機構２７（図１参照）によって相互に切り替えられる。駆動機構２７は、外ベース２３に所定の機構（例えばリンク機構）によりトルクを与えて、外ベース２３を回転させる。また、駆動機構２７は、外ベース２３の位置を保持する。つまり、第１形態とする外ベース２３の位置を保持する。また、第２形態とする外ベース２３の位置を保持する。駆動機構２７は、コントローラ２８から第１制御信号を受けて第１形態から第２形態へ切り替えた後に、第２形態を維持する。逆に、駆動機構２７は、コントローラ２８から第２制御信号を受けて第２形態から第１形態へ切り替えた後に、第１形態を維持する。
【００２８】
ここで、内ベーン２４及び外ベーン２６の構成に詳細に説明する。
【００２９】
図４の（ａ）部は、コンプレッサ３の特性を示す線図である。具体的には、コンプレッサ翼車８の回転数を一定とし、コンプレッサ３に所定の流量の流体を導入した場合に得られる圧力比を示す。一般に、コンプレッサ３は、圧力比が最大となる流量が導入された状態で運転させる。この最大圧力比と、圧力比を最大とする流量とにより示される点を仕様点Ｐ１と呼ぶ。
【００３０】
グラフＧ１は、内ベーン２４と外ベーン２６とを一枚のベーン１９としたとき、つまり第１形態（図２参照）であるときの特性を示す。グラフＧ１からわかるように、コンプレッサ３に導入される流量が仕様点Ｐ１における流量よりも増加すると、圧力比が低下する。
【００３１】
第１形態におけるベーンドディフューザ１８の構成をさらに詳細に説明する。図２に示されるように、第１形態におけるベーンドディフューザ１８は、ベーン１９間にスロートを有する。「スロートを有する」とは、ベーン１９Ｂの内ベーン２４に第１接点を有し、ベーン１９Ａの外ベーン２６に第２接点を有する複数の内接円Ｃが定義できる形状であることをいう。これら内接円Ｃの中心の軌跡は、流線ということもできる。そして、内接円Ｃの直径によれば、流線に交差する断面積を示すことができる。そうすると、図４の（ｂ）部に示されるように、流線に沿った流路の断面積を示すと、断面積が最も小さくなる位置ＰＳが存在する。この位置は、スロートが形成された位置である。
【００３２】
スロートにおける流路の断面積が決まると、当該流路が円滑に流体を流通させ得る流量が決まる。従って、コンプレッサ３に提供される空気の流量が当該流量よりも多くなると、吸い込んだ空気を円滑に排出し難くなる。従って、コンプレッサ３が空気を吸い込み難くなっているともいえる。つまり、コンプレッサ３が閉塞状態に向かっているといえる。つまり、コンプレッサ３に空気を吸い込み難くなっている。
【００３３】
上記のような状態を改善するためには、流路の断面積を大きくすればよい。流路の断面積は、上述した内接円Ｃの直径と流路の高さを用いて得ることができる。断面積が最小となるスロートにおける内接円Ｃ１の直径を、スロート長ｒ１（第１スロート長）と呼ぶことにする。従って、閉塞状態を解消するためには、ベーンドディフューザ１８のスロート長ｒ１が第１形態よりも大きくなる形態にすればよい。そこで、第２形態のように外ベース２３を回動させる。
【００３４】
図５の（ａ）部は、ベーンドディフューザ１８の第２形態の構成を示す。具体的には、流量が増加した場合における第２形態である。第２形態においては、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２が形成されることを既に述べた。これらの第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２に対して、それぞれ対応する内接円Ｃ２，Ｃ３を定義することができる。
【００３５】
まず、第１流路ＦＰ１には、仮想線ＶＬ上に接点を有し、ベーン１９Ａの外ベーン２６にも接点を有する内接円Ｃ２を定義する。この内接円Ｃ２によれば、スロート長ｒ２（第２スロート長）が示される。なお、仮想線ＶＬは、第１形態において内ベーン２４に接する外ベーン２６の外形線である。
【００３６】
一方、第２流路ＦＰ２は、ベーン１９Ｂの内ベーン２４上に接点を有し、ベーン１９Ａの外ベーン２６上に接点を有する内接円Ｃ３を定義する。この内接円Ｃ３によれば、スロート長ｒ３（第３スロート長）が示される。
【００３７】
第２形態における合計スロート長（ｒ２＋ｒ３）は、第１流路ＦＰ１のスロート長ｒ２と第２流路ＦＰ２のスロート長ｒ２との和である。この和（ｒ２＋ｒ３）が、第１形態におけるスロート長ｒ１より大きければよい。つまり、流量が増加した場合におけるベーンドディフューザ１８の第２形態は、ｒ１＜ｒ２＋ｒ３の関係を満たす形態である。
【００３８】
図５の（ａ）部は、上記スロート長の関係を満たす第２形態の一例である。この例示においては、内ベーン２４の配置角度をピッチｔ１とし、外ベーン２６の回転角度を角度ｔ２とすると、ｔ２は３／４×ｔ１として示すことができる。この構成によれば、外ベース２３（すなわち外ベーン２６）の回転角度がベーンドディフューザ１８への空気の流入方向（ディフューザ流入流れ方向）に対する内ベーン２４及び外ベーン２６の投影面積Ｄが最も小さくなる（図５の（ｂ）部参照）。図５の（ｂ）部に示されるように、流量が増加する（つまり、流量に対応する第１成分Ｖ１ａが延びる）と、ディフューザへの流入方向を示すベクトルＶａが円周方向から半径方向に近づく。この傾きに対応するように、内ベーン２４及び外ベーン２６の配置に重なりを設けることにより、スロートを大きくすると共に流体損失を低減する。
【００３９】
コンプレッサ３に導入される流量が仕様点Ｐ１（作動点ともいう）における流量よりも減少しても、圧力比が低下する。しかし、その原因は、流量が増加した場合とは異なると考えられる。
【００４０】
図６の（ａ）部は、ベーンドディフューザ１８に流れ込む流体の速度ベクトルＶ（ディフューザ流入速度ベクトル）を示す。速度ベクトルＶは、流量に比例する第１成分Ｖ１（半径方向速度ベクトル）と回転軸線Ｘまわりの円周方向の第２成分Ｖ２（周方向速度ベクトル）とのベクトル和である。ベーン１９の羽根角は、この速度ベクトルＶの向きに対応するように設定されている。つまり、仕様点Ｐ１（図４の（ａ）部参照）を示す流量であるときの速度ベクトルＶの向きに対応する。
【００４１】
速度ベクトルＶは流量に比例する第１成分Ｖ１を含んでいる。そうすると、流量が減少すると、第１成分Ｖ１の長さが短くなるので、速度ベクトルＶの向きが変わってしまう。速度ベクトルＶの向きが変わると、流路における主流とは別に、二次流れＦＳと呼ばれる副次的な流れが生じる（図２参照）。この二次流れＦＳに起因して、圧力比が低下してしまう。
【００４２】
この二次流れＦＳは、ベーン１９の構成が低ソリディティの条件を満たすベーン１９において低減される。低ソリディティの条件を満たすベーン１９は、失速抑制効果を奏し得るためである。ここで、ソリディティとは、ベーンの翼弦長さ（ｃ）とピッチ（ｔ）との比率（ｃ／ｔ）により示される値である。そして、低ソリディティとは、当該比率が１より小さい（ｃ／ｔ＜１）ことをいう。この条件によれば、ベーン間にスロートを有することがない。具体的には、ベーン１９Ａの内ベーン２４とベーン１９Ｂの内ベーン２４との間には、それぞれの内ベーン２４に接する内接円を定義することができない。
【００４３】
内ベーン２４がベーンドディフューザ１８における流れを支配するように、外ベーン２６を内ベーン２４からできるだけ離間させる。換言すると、図６の（ｂ）部に示されるように、第１形態の状態を基準として、外ベース２３の回転角度ｔ３を１／２×ｔ１に設定する。この設定によれば、内ベーン２４の後縁２４ｂと外ベーン２６の前縁２６ａとの距離が最も離間する。従って、内ベーン２４の流れ場に対して外ベーン２６の干渉（影響）を抑制することができる。
【００４４】
次に、コンプレッサ３の動作について説明する。初期状態において、コンプレッサ３のベーンドディフューザ１８は、第１形態とされる（図２参照）。この第１形態は、仕様点Ｐ１（図４の（ａ）部参照）での運転に適合させた形態である。コンプレッサ３の運転中において、コンプレッサ３は、吸入部１７に設けられた入口センサＳ１と排出口に設けられた出口センサＳ２とを用いて、流量と圧力比とを計測する。流量及び圧力比の測定値は、コントローラ２８に送信される。コントローラ２８は、流量及び圧力比に基づき、必要に応じて第１制御信号又は第２制御信号を駆動機構２７に出力する。第１制御信号は、流量が増加すると共に圧力比が低下した場合に対応する第２形態への命令を含む。第２制御信号は、流量が減少すると共に圧力比が低下した場合に対応する第２形態への命令を含む。
【００４５】
例えば、流量が増加し圧力比が所定値よりも小さくなった場合、コントローラ２８は、第１制御信号を駆動機構２７に出力する。第１制御信号を受けた駆動機構２７は、外ベース２３を時計方向ＣＷに３／４ピッチだけ回転させて、その位置を維持する。このときのコンプレッサ３の流量―圧力比特性は、図４におけるグラフＧ２に示される。グラフＧ１，Ｇ２を用いて、動作を説明すると、まず流量が流量ＦＢ１まで増加することによりグラフＧ１における点Ｐ２まで圧力比（ＰＲ１）が低下する。そこで、第２形態に切り替えることによりコンプレッサ３の特性がグラフＧ２に示される特性に変化する。そうすると、流量ＦＢ１であるとき、コンプレッサ３の特性は点Ｐ２から点Ｐ３に変化する。点Ｐ３における圧力比はＰＲ２である。グラフＧ２の圧力比（ＰＲ２）はグラフＧ１の圧力比（ＰＲ１）よりも大きい。従って、圧力比が回復する。
【００４６】
一方、流量が減少し圧力比が所定値よりも小さくなった場合、コントローラ２８は、第２制御信号を駆動機構２７に出力する。第２制御信号を受けた駆動機構２７は、外ベース２３を時計方向ＣＷに１／２ピッチだけ回転させて、その位置を維持する。このときのコンプレッサ３の流量―圧力比特性は、図４におけるグラフＧ３に示される。グラフＧ１，Ｇ３を用いて、動作を説明すると、まず流量が流量ＦＢ２まで減少することによりグラフＧ１における点Ｐ４まで圧力比（ＰＲ３）が低下する。そこで、第２形態に切り替えることによりコンプレッサ３の特性がグラフＧ３に示される特性に変化する。そうすると、流量ＦＢ２であるとき、グラフＧ３における圧力比はＰＲ４である。グラフＧ３の圧力比（ＰＲ４）はグラフＧ１の圧力比（ＰＲ３）よりも大きい。従って、圧力比が回復する。
【００４７】
要するに、コンプレッサ３は、その運転期間中において、上記のとおり、流量及び圧力比の計測し、流量及び圧力比が条件を満たすか否かの判断を行い、条件を満たす場合には第１形態を維持し、条件を満たさない場合には第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
【００４８】
このようなベーンドディフューザ１８を設計する場合には、まず、効率を最大化したい仕様点Ｐ１を決める。次に、第１形態におけるベーン１９の形状を決定する。つまり、ベーン１９間にスロートを有するようにベーン１９を設計する。次に、ベーン１９の分割位置を決める。分割位置は、内ベーン２４が低ソリディティの条件を満たすと共に、外ベーン２６をずらしたときに合計スロート長（ｒ２＋ｒ３）が第１形態におけるスロート長（ｒ１）よりも大きくなるという条件を満たす位置に設定する。つまり、流量の減少に対応するために、内ベーン２４が低ソリディティの条件を満たすように設定する。さらに、流量の増加に対応するために、合計スロート長（ｒ２＋ｒ３）が第１形態におけるスロート長（ｒ１）よりも大きくなるという条件を満たすように設定する。
【００４９】
以下、コンプレッサ３の作用効果について説明する。
【００５０】
コンプレッサ３は、ベーン１９のそれぞれが周方向に分割されており、コンプレッサ３の運転状態に応じて、内ベーン２４と外ベーン２６との相対的な位置を変更する。従って、流量の変動に伴う圧力比の低下を抑制できる。そして、内ベーン２４と外ベーン２６とは、ひとつの中心軸線を共有し、当該中心軸線の周りに相対的に位置を変化させることができる。従って、駆動機構２７が単純化されるので、コンプレッサ３の構成を簡易にすることができる。
【００５１】
ベーンドディフューザ１８によれば、流量が増加したときと流量が低下したときとのそれぞれに対応するように、内ベーン２４と外ベーン２６との位置関係を調整することができる。従って、仕様点Ｐ１からの流量の変化に伴い圧力比が低下することを抑制できる。
【００５２】
ベーンドディフューザ１８の第２形態は、内ベーン２４の翼弦長さと内ベーン２４のピッチとの比が１以下である。すなわち、内ベーン２４は、低ソリディティの条件を満たす。この構成によれば、流量の低下に伴いベーン１９間に生じる二次流れＦＳを低減することができる。従って、二次流れＦＳに起因する圧力比の低下を抑制することができる。
【００５３】
ベーンドディフューザ１８の第２形態によれば、第１形態のスロート長ｒ１よりも第２形態の合計スロート長（ｒ２＋ｒ３）を大きくすることができる。従って、ベーン１９間に流すことができる流量が増加する。従って、流量の増加に伴って閉塞状態に向かう傾向が抑制されるので、圧力比の低下を抑制することができる。
【００５４】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００５５】
第２形態において、内ベーン２４及び外ベーン２６は、相対位置がずれていればよい。上記実施形態では、外ベーン２６を回転させる構成を例に説明した。しかし、外ベーン２６（つまり外ベース２３）を固定して、内ベーン２４（つまり内ベース２２）を回転させる構成としてもよい。また、内ベーン２４及び外ベーン２６の両方を回転させ得る構成としてもよい。
【００５６】
また、第１形態から第２形態へ移行するにあたって、上記実施形態では外ベース２３を時計方向ＣＷに回転させた。しかし、この回転方向には特に制限はない。第１形態から第２形態へ移行するにあたって、外ベース２３を反時計方向に回転させてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  過給機
２  タービン
３  コンプレッサ
４  タービンハウジング
６  タービン翼車
７  コンプレッサハウジング
８  コンプレッサ翼車
９  回転軸
１３  軸受ハウジング
１４  回転体
１６  排気ガス流出口
１７  吸入部
１８  ベーンドディフューザ
１９，１９Ａ，１９Ｂ  ベーン（第３ベーン）
２１  ベース
２２  内ベース（第１基部）
２３  外ベース（第２基部）
２２ａ，２３ａ  内周縁
２２ｂ，２３ｂ  外周縁
２４  内ベーン（第１ベーン）
２６  外ベーン（第２ベーン）
２４ａ，２６ａ  前縁
２４ｂ，２６ｂ  後縁
２７  駆動機構
２８  コントローラ
１００  内燃機関
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  内接円
ＣＷ  時計方向
Ｄ  投影面積
ＦＰ１  第１流路
ＦＰ２  第２流路
ＦＰ３  第３流路
ＦＳ  二次流れ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３  グラフ
Ｐ１  仕様点
ＰＳ  位置
ｒ１，ｒ２，ｒ３  スロート長
Ｓ１  入口センサ
Ｓ２  出口センサ
ｔ１  ピッチ
ｔ２  角度
ｔ３  回転角度
Ｖ  速度ベクトル
Ｖ１  第１成分
Ｖ２  第２成分
ＶＬ  仮想線
Ｘ  回転軸線
【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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【図６】
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