(57)【要約】      （修正有）【課題】高い圧力比を得ることができ、小流量域から大流量域の全域に亘って効率のよい過給を実現することのできる遠心圧縮機を提供する。 【解決手段】過給コンプレッサ１は、ハウジング２内にインペラ３が内蔵されている。このインペラ３の外周側にディフューザ４、さらに、このディフューザ４の周囲にスクロール室５が形成されている。スクロール室５は、流路径が小径である巻き始め部１０と、流路径が大径である巻き終わり部１１が形成されている。巻き始め部１０と巻き終わり部１１とは合流して連通しており、舌部６を形成している。舌部６には、スプリング９のバネ力で舌部６の閉塞を行う可動壁８が備えられている。小流量域では可動壁８は、舌部６の閉塞を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクロール室の巻き始め部と巻き終わり部との連通状態を変化させる可動壁を設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
スクロール室の巻き始め部と巻き終わり部とが合流する舌部に前記巻き始め部と前記巻き終わり部との連通状態を変化させる可動壁を設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の遠心圧縮機において、
前記可動壁は小流量域において前記スクロール室側に迫り出し、前記巻き始め部と前記巻き終わり部との連通を遮断することを特徴とした遠心圧縮機。
【請求項４】
請求項１又は２記載の遠心圧縮機において、
前記可動壁は前記スクロール室側へ付勢する弾性体を備えたことを特徴とした遠心圧縮機。
【請求項５】
請求項１又は２記載の遠心圧縮機において、
前記可動壁の前記スクロール室へ出没させるアクチュエータと、
当該アクチュエータの制御部と、
を備えたことを特徴とした遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるエンジンに組み付けられるターボチャージャ等に用いられる遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加圧して密度を上げた空気を燃料と混合し、燃焼させることによってエンジンの出力を向上させるターボチャージャが実用化されており、このようなターボチャージャは遠心圧縮機を備えている。
【０００３】
このような遠心圧縮機は、基本的な構造として、ハウジング内にタービンによって駆動されるインペラ（羽根車）、このインペラの周囲に形成されたディフューザ、さらにこのディフューザの外周側に周状に形成されたスクロール室を備えている。
ところで、車両に搭載されるエンジンに用いられる遠心圧縮機、すなわち、ターボチャージャにおける吸気コンプレッサにあっては小流量から大流量に亘って使用されるが、小流量側の高効率化と大流量側の効率維持の要求を同時に満たすことは困難となっていた。このような流量特性に対応して全域に亘って高効率な過給を実現すべく、例えば、特許文献１のような提案がされている。特許文献１には、ベーンレスディフューザ部壁面とスクロール室壁面夫々の一部を形成するリング状の板バネ状部材を設け、該板バネ状部材の内径端部を固定端とすると共に、外径端部を自由端部として構成し、該自由端部側の移動による固定端部側の変形により前記ベーンレスディフューザ部内流路径を可変するように構成する一方、前記自由端部をスクロール室内流路径を可変とするように移動可能な可動壁部材に連結して、該可動壁部材と板バネ状部材とを連動させると共に、該可動壁部材を動作させるアクチュエータを設けた構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−８３４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示された構成は、ベーンレスディフューザ部内流路径及びスクロール室両者の流路径の拡大による大流量域の圧力比（出口圧力／入口圧力）、効率の向上、さらに、前記両流路径の縮小による小流量域の効率の向上を目的としている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された構成は、周状に形成されたスクロール室の全域に亘る装置となり、その構成は複雑なものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、高い圧力比を得ることができ、小流量域から大流量域の全域に亘って効率のよい過給を実現することのできる遠心圧縮機を提供することを課題とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を達成するための、本発明の遠心圧縮機は、スクロール室の巻き始め部と巻き終わり部との連通状態を変化させる可動壁を設けたことを特徴とする（請求項１）。また、スクロール室の巻き始め部と巻き終わり部とが合流する舌部に前記巻き始め部と前記巻き終わり部との連通状態を変化させる可動壁を設けたことを特徴とする（請求項２）。スクロール室はディフューザの周囲に周状に形成されており、巻き始め部の流路径は小径（流路面積小）、巻き終わり部の流路径は大径（流路面積大）となっている。すなわち、スクロール室は巻き始め部から巻き終わり部に向かって流路径が徐々に拡大している。そして、巻き始め部から一周した巻き終わり部では巻き始め部と巻き終わり部とが合流して連通しており、当該箇所にいわゆる舌部が形成されている。このように舌部において巻き始め部と巻き終わり部とが連通しているとスクロール室内で空気の再循環が生じる。このスクロール室内における空気の再循環は過給の効率低下を招くことがあると考えられる。そこで、本発明は、スクロール室の巻き始め部と巻き終わり部との連通状態を変化させる可動壁を設け、各流量域において過給の効率を向上させている。
【０００９】
このような遠心圧縮機では、前記可動壁は小流量域において前記スクロール室側に迫り出し、前記巻き始め部と前記巻き終わり部との連通を遮断する構成とすることができる（請求項３）。スクロール室内における空気の再循環に起因する過給の効率低下は、再循環流の割合が高くなる小流量域において特に顕著であると考えられる。そこで、小流量域において前記巻き始め部と前記巻き終わり部との連通を遮断することにより、小流量域における効率的な過給を実現することができる。
【００１０】
このような遠心圧縮機では、前記可動壁は前記スクロール室側へ付勢する弾性体を備えた構成とすることができる（請求項４）。スクロール室内の圧力に応じて可動壁がスクロール室へ出没する構成である。
【００１１】
さらに、このような遠心圧縮機では、前記可動壁の前記スクロール室へ出没させるアクチュエータと、当該アクチュエータの制御部とを備えた構成とすることができる（請求項５）。遠心圧縮機の回転数等、遠心圧縮機の状態に応じて可動壁がスクロール室へ出没する構成である。このような構成とすることによりスクロール室の巻き始め部と巻き終わり部との連通状態を制御して過給の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、遠心圧縮機のスクロール室の巻き始め部と巻き終わり部との連通状態を変化させる可動壁を設けたので、遠心圧縮機の小流量域から大流量域の全域に亘って効率のよい過給を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本実施例の過給コンプレッサ１の舌部６周辺を断面として示した説明図である。また、図２（ａ）、（ｂ）は、いずれも過給コンプレッサ１を回転軸方向から見た図であり、スクロール室５の配置及び形状を示す説明図である。過給コンプレッサ１は、車両に搭載されるターボチャージャを形成するものであり、本発明の遠心圧縮機に相当する。過給コンプレッサ１は、ハウジング２内にインペラ３が内蔵されている。このインペラ３の外周側にディフューザ４が形成されている。さらに、このディフューザ４の周囲にスクロール室５が形成されている。スクロール室５は、周状に形成されており、図２（ａ）、（ｂ）に示すように流路径が小径である巻き始め部１０と、流路径が大径である巻き終わり部１１が形成されている。このような巻き始め部１０と巻き終わり部１１とは合流して連通しており、当該箇所にいわゆる舌部６を形成している。
【００１５】
ハウジング２の舌部６には、舌部６の閉塞を行う可動壁８が収納される収納部７が形成されている。この収納部７には可動壁８とともに可動部８の背面側に配置されたスプリング９が収納されている。このスプリング９は、本発明における弾性体に相当するもので、可動壁８をスクロール室５側へ押し出すように付勢するものである。このスプリング９のバネ力（反発力）は、過給コンプレッサ１の諸元に応じて設定されている。すなわち、小流量域でスクロール室５内の圧力が低いときには可動壁８を押し出した状態として巻き始め部１０と巻き終わり部１１との連通を遮断し、大流量域でスクロール室５内の圧力が高いときには可動壁８が収納部７内への押し込まれた状態として巻き始め部１０と巻き終わり部１１とを連通させるようなバネ力を有するように設定されている。
【００１６】
次に以上のように構成される過給コンプレッサ１の動作について説明する。まず、低流量域での運転で、スクロール室５内の圧力が低い状態のときは、スプリング９によってスクロール室５側へ迫り出した状態の可動壁８によって図２（ａ）に示すように巻き始め部１０と巻き終わり部１１との連通は遮断されている。このため、スクロール室５内を流通する空気は、スクロール室５内を再循環することなく矢示１２で示すように外部へ排出されていく。これにより、再循環によるロスを回避して、小流量域で過給を効率よく行うことができる。
【００１７】
一方、大流量域での運転で、スクロール室５内の圧力が高い状態のときは、可動壁８はスクロール室５内の高い圧力を受け、収納部７側へ押し付けられる。この押し付ける力がスプリング９のバネ力を上回ると、可動壁８は移動し始め、図２（ｂ）に示すように巻き始め部１０と巻き終わり部１１とを連通させる。このため、スクロール室５内を流通する空気の一部は、矢示１２で示す流れから分岐して矢示１３で示すようにスクロール室５内を再循環する。これにより高い圧力比を得ることができ、大流量域で過給を効率よく行うことができる。
【実施例２】
【００１８】
次に本発明の実施例２について説明する。図３は、本実施例の過給コンプレッサ２０の舌部６周辺を断面として示した説明図である。また、図４は、過給コンプレッサ２０を備えたターボチャージャが組み込まれたエンジンの主要な構成要素を示したブロック図である。過給コンプレッサ２０の上流には過給コンプレッサ２０に流入する空気量を測定するエアフロメータ２３が備えられており、下流にはインタークーラ２４が配置されている。過給コンプレッサ２０によって加給された空気はインタークーラ２４に供給されて冷却され、その後、エンジン本体２５に送り込まれる。エンジン本体２５から排出された排気ガスはタービン（図中、Ｔ）へ供給されてターボチャージャをさらに回転させる。
【００１９】
このような過給コンプレッサ２０が実施例１の過給コンプレッサ１と異なる点は、実施例１の過給コンプレッサ１の可動壁８がスプリング９によって付勢され、スクロール室５側への出没が実現されていたのに対し、過給コンプレッサ２０では、モータ２１によって駆動されるアクチュエータによって出没が実現されている点である。モータ２１は、ＥＣＵ（Electronic  control  unit）２２によってその駆動が制御されている。このＥＣＵ２２は、本発明における制御部に相当するものである。なお、他の構成は実施例１の場合と同一であるので、共通する構成要素については図面中同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２０】
ＥＣＵ２２は、エアフロメータ２３からの情報と、過給コンプレッサ２０の回転数、さらに、図５に示した流量−圧力比特性図から予め求められた流量ａとを参照し、モータ２１の駆動制御を行う。なお、図５に示した流量−圧力比特性図は過給コンプレッサ２０の仕様毎に決定されるものであり、この流量−圧力比特性図に基づいて組まれたプログラムがＥＣＵ２２内に記憶されており、ＥＣＵ２２はこのプログラムに従ってモータ２１の駆動制御を行う。
【００２１】
過給コンプレッサ２０の流量がａよりも少ないときは、モータ２１の駆動によってスクロール室５側へ迫り出した状態の可動壁８によって図２（ａ）に示すように巻き始め部１０と巻き終わり部１１との連通は遮断されている。このため、スクロール室５内を流通する空気は、スクロール室５内を再循環することなく矢示１２で示すように外部へ排出されていく。これにより、再循環によるロスを回避して、小流量域で過給を効率よく行うことができる。
【００２２】
一方、過給コンプレッサ２０の流量がａよりも少ないときは、モータ２１の駆動によって可動壁８は、収納部７へ収納され、図２（ｂ）に示すように巻き始め部１０と巻き終わり部１１とを連通させる。このため、スクロール室５内を流通する空気の一部は、矢示１２で示す流れから分岐して矢示１３で示すようにスクロール室５内を再循環する。これにより高い圧力比を得ることができ、大流量域で過給を効率よく行うことができる。
【００２３】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、実施例１におけるスプリング９に代えて他の弾性体を備えた構成とすることができる。また、実施例２におけるアクチュエータはモータ２１によって駆動されているが、他の動力を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１の過給コンプレッサの舌部周辺を断面として示した説明図である。
【図２】過給コンプレッサを回転軸方向から見た図であり、スクロール室５の配置及び形状を示す説明図であって、（ａ）は、可動壁が迫り出した状態、（ｂ）は、可動壁が収納された状態を示すものである。
【図３】実施例２の過給コンプレッサの舌部周辺を断面として示した説明図である。
【図４】実施例２の過給コンプレッサを備えたターボチャージャが組み込まれたエンジンの主要な構成要素を示したブロック図である。
【図５】流量−圧力比特性図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、２０  過給コンプレッサ
２  ハウジング
３  インペラ
４  ディフューザ
５  スクロール室
６  舌部
７  収納部
８  可動壁
９  スプリング
１０  巻き始め部
１１  巻き終わり部
２１  モータ
２２  ＥＣＵ
２３  エアフロメータ
２４  インタークーラ
２５  エンジン本体
【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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