(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心とした回転により流体を昇圧するインペラと、前記インペラで昇圧された流体の動圧を静圧に変換するディフューザとを備えた遠心圧縮機であって、
前記ディフューザは、前記回転軸の径方向に延びるシュラウド壁面と、前記回転軸の軸方向における流れの下流側で前記シュラウド壁面に対向して前記径方向に延び、前記シュラウド壁面との間に間隔を有し、前記間隔により前記流体が流れる環状のディフューザ流路を形成するハブ壁面とを有し、
前記ハブ壁面は、前記ディフューザ流路の入口側の始端と、前記ディフューザ流路の出口側の終端とを結ぶ直線に対して、前記シュラウド壁面側へと突出するハブ側凸部が全周にわたって形成されており、
前記ハブ側凸部は、任意の径方向位置における前記ディフューザ流路の幅と円周長との積でなる環状面積が、前記入口における前記ディフューザ流路の幅と円周長との積でなる環状面積よりも、増加する大きさに形成されることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記ハブ側凸部の頂点は、前記ハブ側凸部の前記径方向における中央部から、前記径方向内側の範囲に設けられることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記ハブ側凸部の頂点は、前記ディフューザ流路の前記入口における前記回転軸からの半径に対して１．０５倍以上１．４倍以下となる径方向位置に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記ハブ側凸部は、前記ディフューザ流路の前記出口における前記回転軸からの半径に対して０．９倍以下の半径となる位置より前記径方向内側に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記ハブ側凸部は、前記軸方向における前記直線から頂点までの距離が、前記出口における前記ディフューザ流路の幅に対して、０．１倍から０．３倍の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項６】
前記シュラウド壁面は、前記ハブ側凸部に対向して設けられ、前記ハブ壁面とは反対側に窪むシュラウド側凹部を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項７】
前記シュラウド側凹部は、前記ハブ側凸部との間で前記ディフューザ流路の幅が一定となる大きさを限度として形成されることを特徴とする請求項６に記載の遠心圧縮機。
【請求項８】
前記インペラは、前記回転軸と一体に回転するインペラハブと、前記インペラハブに取り付けられた羽根とを有し、
前記インペラハブは、インペラ出口まで前記回転軸と直交する方向に延びる直線部を含み、
前記ディフューザ流路を形成する前記ハブ壁面は、前記始端と前記終端とを結ぶ前記直線が、前記始端から前記終端に向かうにつれて、前記軸方向における前記下流側に向かって傾斜して延びることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項９】
前記インペラは、前記回転軸と一体に回転するインペラハブと、前記インペラハブに取り付けられた羽根とを有し、
前記インペラハブは、前記ディフューザ流路を形成する前記ハブ壁面に向かうにつれて、前記軸方向における前記下流側に向かって傾斜して延びる傾斜部を含み、
前記ディフューザ流路を形成する前記ハブ壁面は、前記ハブ側凸部よりも径方向内側に、前記インペラハブの傾斜角度に沿った傾斜角度で前記シュラウド壁面とは反対側に向けて窪むハブ側凹部を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１０】
前記シュラウド壁面は、前記入口から径方向外側に向かうにつれて、前記ハブ壁面側に漸近する漸近部を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の遠心圧縮機。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の遠心圧縮機を備えることを特徴とするターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機及びターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラの回転により流体を昇圧し、昇圧された流体をディフューザで減速させて動圧を静圧へと変換することで圧縮する遠心圧縮機、及び、それを備えたターボチャージャに関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ターボ過給機圧縮機羽根車用の圧縮機羽根車ハウジングにおいて、羽根車の軸方向上流側に配置されるディフューザ面を、集束区間と発散区間とに分けて形成することで、集束区間により均一な流れを形成しつつ、発散区間によって壁摩擦を低減させ、流れの安定化とディフューザの効率向上を図る構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５１０１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の遠心圧縮機のディフューザでは、ディフューザ流路を形成する壁面のうち、軸方向下流側に配置されるハブ壁面側の流れの境界層において、逆流が発生することがある。これは、軸方向上流側に配置されるシュラウド壁面側に比べて、ハブ壁面側での流れの周方向速度が小さいため（すなわち、流れの遠心力が小さいため）、ディフューザ流路内で流体に対して径方向内側に向けて作用する力に抗することができなくなることがあるためである。逆流は、特に流量が少ないときに発生しやすい。【０００５】
ディフューザ流路内のハブ壁面側で逆流が発生すると、逆流域によって実質的にディフューザ流路の幅が狭められてしまうことから、流速を十分に減速できないおそれがある。また、逆流によってディフューザでの圧力損失が大きくなってしまう。その結果、ディフューザで流体の静圧を十分に上昇させることができずに、遠心圧縮機、ひいてはターボチャージャの効率低下を招いてしまう。また、ディフューザ流路内で発生する逆流が拡大していくと、ディフューザの失速（サージ）の要因となる。そのため、失速が発生しない程度の流量を保つ必要があり、サージマージン（最大効率点での流量と、失速が発生するサージ点での流量との差）の拡大という工業上の要求に対する障害となってしまう。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ディフューザ流路を形成するハブ壁面側に逆流が発生することを抑制し、遠心圧縮機、ひいては遠心圧縮機を備えるターボチャージャの効率向上、及び遠心圧縮機のサージマージンの拡大を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転軸を中心とした回転により流体を昇圧するインペラと、前記インペラで昇圧された流体の動圧を静圧に変換するディフューザとを備えた遠心圧縮機であって、前記ディフューザは、前記回転軸の径方向に延びるシュラウド壁面と、前記回転軸の軸方向における流れの下流側で前記シュラウド壁面に対向して前記径方向に延び、前記シュラウド壁面との間に間隔を有し、前記間隔により前記流体が流れる環状のディフューザ流路を形成するハブ壁面とを有し、前記ハブ壁面は、前記ディフューザ流路の入口側の始端と、前記ディフューザ流路の出口側の終端とを結ぶ直線に対して、前記シュラウド壁面側へと突出するハブ側凸部が全周にわたって形成されている、ことを特徴とする。【０００８】
この構成によれば、特に小流量での作動時にディフューザ流路内において逆流が発生しやすいハブ壁面側の領域を予めハブ側凸部で閉塞しておくことができる。また、ハブ側凸部により、ハブ壁面側の流れの境界層を薄くすることができるため、周方向流速が小さく遠心力が小さい流体がディフューザ流路内で流体に作用する径方向内向きの力に抗しきれない範囲を狭めることができる。さらに、ハブ側凸部によってディフューザ流路の幅が狭くなるため、ディフューザ流路内の主流速度を大きくすることができる。その結果、ディフューザ流路内のハブ壁面側の流れの境界層で逆流が発生することを抑制することができる。それにより、ディフューザによる静圧上昇を十分に図ることが可能となる。また、逆流を要因としたディフューザの失速の発生を抑制することができるため、サージ点での流量を小さくすることができ、より小流量での遠心圧縮機の運用が可能となる。従って、本発明にかかる遠心圧縮機によれば、ディフューザ流路を形成するハブ壁面側に逆流が発生することを抑制し、遠心圧縮機、ひいては遠心圧縮機を備えるターボチャージャの効率向上、及び遠心圧縮機のサージマージンの拡大を図ることができる。【０００９】
また、前記ハブ側凸部の頂点は、前記ハブ側凸部の前記径方向における中央部から、前記径方向内側の範囲に設けられることが好ましい。【００１０】
この構成によれば、ハブ側凸部の頂点をディフューザ流路の入口側に近づけることができるため、ディフューザ流路の入口側の前半部分で発生しやすいハブ壁面側の逆流を良好に抑制することができる。【００１１】
また、前記ハブ側凸部の頂点は、前記ディフューザ流路の前記入口における前記回転軸からの半径に対して１．０５倍以上１．４倍以下となる径方向位置に形成されることが好ましい。【００１２】
この構成によれば、ディフューザ流路の入口における入口半径から１．０５倍から１．４倍となる径方向位置に発生しやすいハブ壁面側の逆流を良好に抑制することができる。【００１３】
また、前記ハブ側凸部は、前記ディフューザ流路の前記出口における前記回転軸からの半径に対して０．９倍以下の半径となる位置より前記径方向内側に設けられることが好ましい。【００１４】
この構成によれば、ディフューザ流路の径方向における入口側の前半部分で発生しやすいハブ壁面側の逆流を良好に抑制しつつ、ハブ側凸部が出口近傍に至る領域でディフューザ流路の幅を過大な半径領域にて狭めることを抑制して、ディフューザによる流れの十分な減速を図ることができる。【００１５】
また、前記ハブ側凸部は、前記軸方向における前記直線から頂点までの距離が、前記出口における前記ディフューザ流路の幅に対して、０．１倍から０．３倍の範囲であることが好ましい。【００１６】
この構成によれば、ハブ側凸部によってディフューザ流路の幅方向の狭まりが過大になることを抑制することができるため、ディフューザによる流れの十分な減速を図ることができる。【００１７】
また、前記ハブ側凸部は、任意の径方向位置における前記ディフューザ流路の幅と円周長との積でなる環状面積が、前記入口における前記ディフューザ流路の幅と円周長との積でなる環状面積よりも、増加する大きさに形成されることが好ましい。【００１８】
この構成によれば、ハブ側凸部によって、ディフューザ流路の環状面積が過度に減少することを防止することができるため、ディフューザによる流れの十分な減速を図ることができる。【００１９】
また、前記シュラウド壁面は、前記ハブ側凸部に対向して設けられ、前記ハブ壁面とは反対側に窪むシュラウド側凹部を有することが好ましい。【００２０】
この構成によれば、ハブ壁面にハブ側凸部を設けても、シュラウド側凹部によって、ディフューザ流路の幅が過度に減少することを防止することができる。そのため、ハブ側凸部を設けたことに伴って、ディフューザ流路内の主流速度が大きくなりすぎることを抑制することが可能となる。その結果、壁面摩擦による圧力損失が生じることを抑制し、かつ、ディフューザによる流速の減速、ひいては流体の静圧の回復率が所望の値となるように、より適切に調整することが可能となる。【００２１】
また、前記シュラウド側凹部は、前記ハブ側凸部との間で前記ディフューザ流路の幅が一定となる大きさを限度として形成されることが好ましい。【００２２】
この構成によれば、ハブ側凸部とシュラウド側凹部との間でディフューザ流路の幅が大きくなりすぎることを抑制し、ディフューザ流路内で流れが不均一となることを抑制することができる。その結果、ディフューザによる流体の静圧の回復率を、より適切に調整することが可能となる。【００２３】
また、前記インペラは、前記回転軸と一体に回転するインペラハブと、前記インペラハブに取り付けられた羽根とを有し、前記インペラハブは、インペラ出口まで前記回転軸と直交する方向に延びる直線部を含み、前記ディフューザ流路を形成する前記ハブ壁面は、前記始端から前記終端に向かうにつれて、前記軸方向における前記下流側に向かって傾斜して延びることが好ましい。【００２４】
この構成によれば、インペラ出口、すなわちディフューザ流路の入口付近において、軸方向における下流側へと向かう力が残存している流れを、始端から終端に向かうにつれて、軸方向における下流側に向かって傾斜するハブ壁面によって、ディフューザ流路内へと滑らかに案内することができる。その結果、ディフューザ流路の入口において、圧力損失が発生することを抑制し、ディフューザによる静圧の回復率をさらに高めて、遠心圧縮機ひいてはターボチャージャの効率をさらに向上させることができる。【００２５】
また、前記インペラは、前記回転軸と一体に回転するインペラハブと、前記インペラハブに取り付けられた羽根とを有し、前記インペラハブは、前記ディフューザ流路を形成する前記ハブ壁面に向かうにつれて、前記軸方向における前記下流側に向かって傾斜して延びる傾斜部を含み、前記ディフューザ流路を形成する前記ハブ壁面は、前記ハブ側凸部よりも径方向内側に、前記インペラハブの傾斜角度に沿った傾斜角度で前記シュラウド壁面とは反対側に向けて窪むハブ側凹部を有することが好ましい。【００２６】
この構成によれば、インペラハブがインペラ出口において傾斜しており、ディフューザ流路の入口付近において、流れの軸方向における下流側へと向かう力がより強くなる場合であっても、インペラハブの傾斜角度に沿った傾斜角度で形成されたハブ側凹部によって、流れを滑らかにディフューザ流路内へと案内することが可能となる。その結果、ディフューザ流路の入口において、圧力損失が発生することを抑制し、ディフューザによる静圧の回復率をさらに高めて、遠心圧縮機ひいてはターボチャージャの効率をさらに向上させることができる。【００２７】
また、前記シュラウド壁面は、前記入口から径方向外側に向かうにつれて、前記ハブ壁面側に漸近する漸近部を有することが好ましい。【００２８】
この構成によれば、シュラウド壁面の漸近部によって、入口の近傍のディフューザ流路の幅を狭めることができるため、入口の近傍で厚くなりやすいシュラウド壁面側の流れの境界層を薄くすることができる。その結果、ディフューザ流路の入口の近傍において、シュラウド壁面側の流れの境界層の厚さと、ハブ壁面側の流れの境界層の厚さとの均一化を図り、全体として流れをハブ壁面側へと押し出すことができる。それにより、ハブ壁面側の流れの境界層をさらに薄くすることができ、ハブ壁面側の流れの境界層において、逆流が発生することを抑制することができる。【００２９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるターボチャージャは、上記遠心圧縮機を備えることを特徴とする。【００３０】
この構成によれば、ディフューザ流路を形成するハブ壁面側に逆流が発生することを抑制し、遠心圧縮機、ひいては遠心圧縮機を備えるターボチャージャの効率向上、及び遠心圧縮機のサージマージンの拡大を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる遠心圧縮機及びターボチャージャは、ディフューザ流路を形成するハブ壁面側に逆流が発生することを抑制し、遠心圧縮機、ひいては遠心圧縮機を備えるターボチャージャの効率向上、及び遠心圧縮機のサージマージンの拡大を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、第一実施形態にかかるターボチャージャを示す概略構成図である。
【図２】図２は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機を示す正面図である。
【図３】図３は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。
【図４】図４は、比較例としての遠心圧縮機を示す断面図である。
【図５】図５は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機及び比較例としての遠心圧縮機における流量−圧力特性の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、第一実施形態の変形例にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。
【図７】図７は、第一実施形態の他の変形例にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。
【図８】図８は、第二実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。
【図９】図９は、第三実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第四実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明にかかる遠心圧縮機及びターボチャージャの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３４】
[第一実施形態]
図１は、第一実施形態にかかるターボチャージャを示す概略構成図である。第一実施形態にかかるターボチャージャ（排気ターボ過給機）１は、遠心圧縮機（コンプレッサ）１０と、タービン２とを備える。ターボチャージャ１は、図示しない内燃機関に隣接して設けられている。ターボチャージャ１は、遠心圧縮機１０とタービン２とが回転軸３を介して同軸上に連結されている。ターボチャージャ１は、図示しない内燃機関から排気された排気ガスによりタービン２が回転駆動され、回転軸３により遠心圧縮機１０が駆動されることにより、外部から遠心圧縮機１０に吸気された空気等の流体を圧縮して、図示しない内燃機関へと圧送する。
【００３５】
図２は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機を示す正面図であり、図３は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った回転軸３を含む子午断面（以下、単に「子午断面」という）を示している。第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０は、図２及び図３に示すように、ケーシング１１と、インペラ１２と、ディフューザ１３とを備えている。遠心圧縮機１０は、回転軸３を中心とした軸対称構造に形成される。
【００３６】
ケーシング１１は、シュラウド１１１と、ハブ１１２とを有する。シュラウド１１１は、図３に示すように、回転軸３の軸方向（以下、単に「軸方向」と称する。）に延びる筒状部１１１ａと、筒状部１１１ａの回転軸３の径方向（以下、単に「径方向」と称する。）に延びる円板状部１１１ｂとを有する。筒状部１１１ａは、軸方向に沿った吸込通路１４を形成している。円板状部１１１ｂは、筒状部１１１ａから径方向外側に湾曲しながら延びた後、回転軸３と直交する方向に概ね沿って径方向外側に延びる。ハブ１１２は、シュラウド１１１の円板状部１１１ｂに対向して配置された環状円板である。ハブ１１２は、回転軸３を回転自在に支持している。
【００３７】
インペラ１２は、回転軸３に一体に取り付けられたインペラハブ１２ａと、インペラハブ１２ａの外周に互いに等間隔を空けて設けられた複数の羽根１２ｂとを有する。インペラ１２は、羽根１２ｂの周縁の位置であるインペラ出口１２ｃを除いて、シュラウド１１１の筒状部１１１ａ及び円板状部１１１ｂの湾曲する部分により外周が覆われている。インペラ１２は、シュラウド１１１の吸込通路１４を介して流体を取込可能となっている。本実施形態において、インペラハブ１２ａは、図３に示すように、羽根１２ｂが取り付けられた外周面のうち、径方向外側に向かって延びる背板部１２１ａが、インペラ出口１２ｃまで回転軸３と直交する方向に延びる直線部１２１ｂを含んでいる。
【００３８】
第一実施形態において、ディフューザ１３は、ベーンレスディフューザである。ディフューザ１３は、インペラ１２の下流側に配置される。ディフューザ１３は、シュラウド１１１の円板状部１１１ｂと、ハブ１１２とにより形成され、インペラ出口１２ｃと連通する環状の空間である。すなわち、ディフューザ１３は、シュラウド１１１の円板状部１１１ｂの一部により形成されるシュラウド壁面１３１と、ハブ１１２により形成されるハブ壁面１３２とを有する。シュラウド壁面１３１は、円板状部１１１ｂの内壁面のうち、インペラ出口１２ｃよりも径方向外側で、径方向外側に延びる部分である。ハブ壁面１３２は、ハブ１１２の内壁面のうち、インペラ出口１２ｃよりも径方向外側で、シュラウド壁面１３１と対向しながら径方向外側に延びる部分である。ハブ壁面１３２は、シュラウド壁面１３１との間に間隔を有しており、シュラウド壁面１３１とハブ壁面１３２とは、その間隔によって、インペラ出口１２ｃから吐出された流体が流れる環状のディフューザ流路１３０を形成する。
【００３９】
タービン２の駆動に伴って回転軸３が回転すると、インペラ１２が回転し、流体が吸込通路１４を通してケーシング１１内に吸い込まれる。ケーシング１１内に吸い込まれた流体は、回転軸３を中心に回転するインペラ１２を通過する過程で昇圧された後、インペラ出口１２ｃからディフューザ１３へと吐出される。インペラ出口１２ｃからディフューザ１３へと吐出された流体は、図２に二点鎖線で示すように、ディフューザ流路１３０内を回転軸３の周方向（以下、単に「周方向」と称する。）に旋回しつつ、図３に実線矢印で示すように、径方向外側に向かって流れる。この際、流体は、シュラウド壁面１３１及びハブ壁面１３２の摩擦力によって減速される。また、流体は、ディフューザ流路１３０の回転軸３からの半径（以下、単に「半径」と称する。）の増加に伴い旋回方向の流速が減速される。さらに、流体は、径方向外側に向かうにつれて、ディフューザ流路１３０の断面積の増加に伴って減速される。その結果、流体は、ディフューザ１３を通過する過程で動圧が静圧に変換され、静圧が上昇（回復）する。遠心圧縮機１０は、このようにして昇圧させた流体を図示しない内燃機関へと供給する。なお、ディフューザ１３の外周部にスクロール等の機構を設けてもよい。
【００４０】
次に、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のディフューザ１３について、詳細に説明する。ディフューザ１３のシュラウド壁面１３１は、図３に示すように、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａから径方向外側に向かうにつれて、ハブ壁面１３２側へと漸近する漸近部１３１ａと、漸近部１３１ａからディフューザ流路１３０の出口１３０ｂまで、回転軸３と直交する方向に延びる直線部１３１ｂとを有する。
【００４１】
ディフューザ１３のハブ壁面１３２は、図３に示すように、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａから径方向外側に向けて、回転軸３と直交する方向に延びる第一直線部１３２ａと、第一直線部１３２ａから径方向外側に向けて延びるハブ側凸部１３２ｂと、ハブ側凸部１３２ｂからディフューザ流路１３０の出口１３０ｂまで、回転軸３と直交する方向に延びる第二直線部１３２ｃとを有する。
【００４２】
ここで、ハブ壁面１３２のディフューザ流路１３０の入口１３０ａ側の始端１３２ｓと、ハブ壁面１３２のディフューザ流路１３０の出口１３０ｂ側の終端１３２ｅとを結ぶ直線を直線Ｌ１と定義する。第一実施形態において、直線Ｌ１は、回転軸３と直交する方向と同一方向であり、ハブ壁面１３２の第一直線部１３２ａと第二直線部１３２ｃとは、直線Ｌ１に沿って延びる。
【００４３】
ハブ側凸部１３２ｂは、ハブ壁面１３２の始端１３２ｓと終端１３２ｅとを結ぶ直線Ｌ１に対して、シュラウド壁面１３１側へと突出する部分である。上述したように、遠心圧縮機１０は、回転軸３を中心とした軸対称構造に形成されていることから、ハブ側凸部１３２ｂは、ハブ壁面１３２の全周にわたって形成される。第一実施形態において、ハブ側凸部１３２ｂは、第一直線部１３２ａと第二直線部１３２ｃとの間で連続的に曲率が変化する滑らかな曲線状に形成される。ハブ側凸部１３２ｂは、第一直線部１３２ａ側の最内周部１３２ｉから径方向外側に向かうにつれて、シュラウド壁面１３１側へと近づきながら延び、頂点１３２ｔにおいて最もシュラウド壁面１３１に接近する。ハブ側凸部１３２ｂは、頂点１３２ｔから第二直線部１３２ｃ側の最外周部１３２ｏまで、径方向外側に向かうにつれて、シュラウド壁面１３１から離れながら延びる。
【００４４】
第一実施形態において、ハブ側凸部１３２ｂの最内周部１３２ｉは、始端１３２ｓよりも径方向外側に設けられ、ハブ側凸部１３２ｂの最外周部１３２ｏは、終端１３２ｅよりも径方向内側に設けられる。ハブ側凸部１３２ｂの最外周部１３２ｏは、ディフューザ流路１３０の出口１３０ｂにおける出口半径ｒ２の０．９倍以下の半径となる位置より、径方向内側に設けられることが好ましい。つまり、ハブ側凸部１３２ｂは、出口半径ｒ２に対して０．９倍以下の半径となる位置より径方向内側に設けられることが好ましい。
【００４５】
ハブ側凸部１３２ｂの頂点１３２ｔは、ハブ側凸部１３２ｂの径方向における中央部、すなわち径方向における最内周部１３２ｉと最外周部１３２ｏとの中間位置から、径方向内側の範囲に設けられることが好ましい。
【００４６】
より具体的には、ハブ側凸部１３２ｂの頂点１３２ｔは、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａにおける入口半径ｒ１に対して１．１倍以上１．４倍以下となる径方向位置に形成されることが好ましい。ハブ側凸部１３２ｂの頂点１３２ｔは、入口半径ｒ１に対して１．０５倍以上１．４倍以下となる径方向位置に形成されることが、さらに好ましい。また、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の入口幅ｂ１を入口半径ｒ１で除算した値が値０．０５程度である場合、頂点１３２ｔは、入口半径ｒ１に対して１．１倍以上１．２倍以下となる径方向位置に形成されることが好ましい。また、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の入口幅ｂ１を入口半径ｒ１で除算した値が値０．２程度である場合、頂点１３２ｔは、入口半径ｒ１に対して１．３倍以上１．４倍以下となる径方向位置に形成されることが好ましい。
【００４７】
また、ハブ側凸部１３２ｂは、軸方向における直線Ｌ１から頂点１３２ｔまでの距離Ｄが、出口１３０ｂにおけるディフューザ流路１３０の出口幅ｂ２に対して、０．１倍以上０．３倍以下とされることが好ましい。
【００４８】
ハブ側凸部１３２ｂが形成される範囲内において、任意の径方向位置におけるディフューザ流路１３０の幅ｂ及び半径ｒと、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の入口幅ｂ１及び入口半径ｒ１とは、次式（１）に従った関係を満たすことが好ましい。式（１）中の左辺は、任意の径方向位置におけるディフューザ流路１３０の幅ｂと円周長“２πｒ”との積でなる環状面積を表す。式（１）の右辺は、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の幅ｂ１と円周長“２πｒ１”との積でなる環状面積を表す。つまり、ハブ側凸部１３２ｂは、任意の径方向位置におけるディフューザ流路１３０の幅ｂと円周長“２πｒ”との積でなる環状面積が、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の幅ｂ１と円周長“２πｒ１”との積でなる環状面積よりも、増加する大きさに形成されることが好ましい。
【００４９】
ｂ・２πｒ＞ｂ１・２πｒ１  …（１）
【００５０】
次に、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０の作用について、比較例との比較に基づいて説明する。図４は、比較例としての遠心圧縮機を示す断面図である。また、図５は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機及び比較例としての遠心圧縮機における流量−圧力特性の一例を示す説明図である。図５において、実線は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０の流量−圧力特性の一例であり、破線は、比較例としての遠心圧縮機１０Ａの流量−圧力特性の一例である。なお、図５において、二点鎖線は、インペラ１２及びディフューザ１３において圧力損失がないと仮定した場合の理想的な流量−圧力特性を示し、一点鎖線は、インペラ１２における圧力損失を考慮し、ディフューザ１３における圧力損失がないと仮定した場合の流量−圧力特性を示す。
【００５１】
図４における実線矢印は、比較例としての遠心圧縮機１０Ａにおいて、最大効率点近傍である正常動作点１００Ａ（図５参照）よりも小流量な小流量動作点１０１Ａ（図５参照）で遠心圧縮機１０Ａが作動している際の、ディフューザ流路１３０内における流速の径方向成分を示す。なお、小流量動作点１０１Ａで遠心圧縮機１０Ａが作動している際には、例えば図２に示すように、旋回方向の流れ角θ２が正常動作点１００Ａにおける場合の流れ角θ１よりも、２／３〜１／２程度だけ減少する。
【００５２】
比較例としての遠心圧縮機１０Ａは、図４に示すように、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０と異なり、ディフューザ１３のハブ壁面１３２がハブ側凸部１３２ｂを有さないものである。比較例としての遠心圧縮機１０Ａにおいて、ディフューザ１３のハブ壁面１３２は、回転軸３に直交する方向に沿って、径方向に垂直に延びる。遠心圧縮機１０Ａのその他の構成要素や、各構成要素のサイズ等は、遠心圧縮機１０と同様であるため、説明を省略する。以下、図４を参照しながら、まずは比較例としての遠心圧縮機１０Ａにおいて、ディフューザ流路１３０内の流体の流れについて説明する。
【００５３】
図４に示すように、比較例としての遠心圧縮機１０Ａにおいて、ディフューザ流路１３０内に流入した流体は、シュラウド壁面１３１及びハブ壁面１３２の近傍において、流速の径方向成分が境界層を有している。一般に、入口１３０ａの近傍では、インペラ１２を通過してきた流れが軸方向における下流側（図４においては右側。以下、単に「軸方向下流側」と称する。）へと向かう力が残存しているため、ハブ壁面１３２側の境界層が薄くなり、シュラウド壁面１３１側の境界層が厚くなる。ディフューザ流路１３０内の流れは、出口１３０ｂ側に向かうにつれて、軸方向下流側へと向かう力が減少していく。そのため、一般に、正常動作点１００Ａにおける流量で遠心圧縮機１０Ａが作動している場合、ディフューザ流路１３０内の流れは、出口１３０ｂ側に向かうにつれて、シュラウド壁面１３１側の境界層とハブ壁面１３２側の境界層とが徐々に均一となっていく。
【００５４】
しかしながら、図４に示すように、小流量動作点１０１Ａにおける流量で遠心圧縮機１０Ａが作動している場合、ハブ壁面１３２側の流れの境界層において、逆流が発生することがある。これは、シュラウド壁面１３１側に比べて、ハブ壁面１３２側での流速の周方向成分が小さいため（すなわち、流れの遠心力が小さいため）、半径が増加するにつれて流体の静圧が大きくなるディフューザ流路１３０内において、流体に対して作用する径方向内向きの力に抗することができなくなることがあるためである。
【００５５】
図４において二点鎖線で示す線よりもハブ壁面１３２側の範囲は、逆流が発生した逆流域である。一般的なベーンレスディフューザにおいて、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の入口幅ｂ１を入口１３０ａの入口半径ｒ１で除算した値が値０．０５程度である場合、逆流域は、入口半径ｒ１に対して１．１倍以上１．２倍以下となる径方向位置から発生することが多い。また、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の入口幅ｂ１を入口半径ｒ１で除算した値が値０．２程度である場合、逆流域は、入口半径ｒ１に対して１．１倍以上１．２倍以下となる径方向位置から発生することが多い。つまり、一般的なベーンレスディフューザにおいて、逆流域は、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａの入口半径ｒ１に対して、１．１倍以上１．４倍以下となる径方向位置から発生することが多い。
【００５６】
ディフューザ流路１３０内のハブ壁面１３２側で逆流が発生すると、逆流域近傍において、流れの中心線Ｌｃ（ディフューザ流路１３０の幅方向において流量を２等分した中心線）は、入口１３０ａから径方向外側に向かうにつれて、シュラウド壁面１３１側へと移動し、シュラウド壁面１３１近傍での流量が相対的に多くなるため、シュラウド壁面１３１側の境界層では逆流が発生しにくい。その後、逆流域近傍から出口１３０ｂに向かう流れの中心線Ｌｃは、徐々にハブ壁面１３２側へと移動するため、中心線Ｌｃは、全体としてＳ字状を描く。
【００５７】
図４に示す例から、さらに流量を低下させて遠心圧縮機１０Ａを作動させた場合、ハブ壁面１３２側の境界層における逆流域が拡大する。逆流域がディフューザ流路１３０の出口１３０ｂにまで到達すると、出口１３０ｂから旋回方向のエネルギーが小さな流れがディフューザ流路１３０内（逆流域内）に流入する。その結果、出口１３０ｂ近傍において逆流域がディフューザ流路１３０の全幅にわたって拡大し、ディフューザ１３による流体の昇圧ができなくなる、ディフューザ１３の失速（サージ）が発生してしまう。このディフューザ１３の失速が発生する流量を、図５において、サージ点１０３Ａと定義する。
【００５８】
以上のように、ディフューザ流路１３０内のハブ壁面１３２側で逆流が発生すると、逆流域によって実質的にディフューザ流路１３０の幅が狭められてしまうことから、流速を十分に減速できないおそれがある。また、逆流によってディフューザ１３での圧力損失が大きくなってしまう。その結果、ディフューザ１３で流体の静圧を十分に上昇させることができずに、遠心圧縮機１０Ａ、ひいてはターボチャージャ１の効率低下を招いてしまう。また、上述したように、ディフューザ流路１３０内で発生する逆流が拡大していくと、ディフューザ１３の失速（サージ）の要因となる。そのため、失速が発生しない程度の流量を保つ必要があり、正常動作点１００Ａでの流量と、失速が発生するサージ点１０３Ａでの流量との差であるサージマージンの拡大という工業上の要求に対する障害となってしまう。
【００５９】
この問題を解決するため、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０は、ディフューザ１３のハブ壁面１３２が、ハブ側凸部１３２ｂを有している。ハブ側凸部１３２ｂは、ハブ壁面１３２側の境界層で逆流が発生しやすい領域に形成されている。そのため、特に小流量での作動時にディフューザ流路１３０内において逆流が発生しやすいハブ壁面１３２側の領域が予めハブ側凸部１３２ｂで閉塞される。また、図３に示すように、ハブ側凸部１３２ｂにより、比較例の遠心圧縮機１０Ａに比べて、ハブ側凸部１３２ｂ近傍におけるハブ壁面１３２側の流れの境界層が薄くなる。そのため、周方向流速が小さく遠心力が小さい流体がディフューザ流路１３０内で流体に作用する径方向内向きの力に抗しきれない範囲が狭まる。さらに、ハブ側凸部１３２ｂによってディフューザ流路１３０の幅が狭くなるため、比較例の遠心圧縮機１０Ａに比べて、ディフューザ流路１３０内の主流速度が大きくなる。その結果、ディフューザ流路１３０内のハブ壁面１３２側の流れの境界層で、逆流が発生することが抑制される。それにより、図３に示すように、遠心圧縮機１０を小流量動作点１０１Ａと等しい流量である小流量動作点１０１（図５参照）で作動させた場合にも、ディフューザ流路１３０内の流れは、出口１３０ｂ側に向かうにつれて、シュラウド壁面１３１側の境界層とハブ壁面１３２側の境界層とが徐々に均一となっていく。すなわち、遠心圧縮機１０を小流量動作点１０１で作動させた場合にも、ディフューザ流路１３０内に安定した流れを形成することが可能となる。
【００６０】
その結果、ディフューザ流路１３０のハブ壁面１３２側に逆流が発生することを抑制することができるため、ディフューザ１３により流れの流速を十分に減速させ、また、ディフューザ１３での圧力損失の発生を抑制することが可能となる。それにより、図５に示すように、比較例の遠心圧縮機１０Ａに比べて、小流量での作動時にも、ディフューザ１３による流体の静圧上昇を十分に図ることができ、遠心圧縮機１０ひいてはターボチャージャ１の効率向上を図ることが可能となる。また、遠心圧縮機１０及びターボチャージャ１の効率を向上させることで、図示しない内燃機関の出力向上をも図ることができる。
【００６１】
また、ハブ壁面１３２側の逆流の発生を抑制することで、逆流を要因としたディフューザ１３の失速の発生を抑制することができる。上述したように、比較例の遠心圧縮機１０Ａでは、図５に示す小流量動作点１０１Ａにおいて逆流が発生し、さらにサージ点１０３Ａまで流量が減少すると、逆流域がディフューザ流路１３０の出口１３０ｂまで拡大してディフューザ１３の失速が発生する。一方、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０は、小流量動作点１０１Ａと等しい流量である小流量動作点１０１よりも、さらに流量が減少した際に初めて逆流が発生し、図５に示すサージ点１０３まで流量が減少したときにディフューザ１３の失速が発生する。このように、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０は、ハブ壁面１３２にハブ側凸部１３２ｂを設けることによって、比較例の遠心圧縮機１０Ａに比べて、動作点をより小流量側に変化させても逆流が発生しにくく、かつ、逆流域が拡大しにくくなる。つまり、ディフューザ１３の失速が発生するサージ点１０３での流量を、サージ点１０３Ａでの流量よりも小さくすることができる。従って、遠心圧縮機１０のサージマージンの拡大を図ることができ、遠心圧縮機１０をより小流量で運用することが可能となる。
【００６２】
以上説明したように、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０及びターボチャージャ１によれば、ディフューザ流路１３０を形成するハブ壁面１３２側に逆流が発生することを抑制し、遠心圧縮機１０ひいてはターボチャージャ１の効率向上、及び遠心圧縮機１０のサージマージンの拡大を図ることができる。
【００６３】
また、ハブ側凸部１３２ｂの頂点１３２ｔは、ハブ側凸部１３２ｂの径方向における中央部、すなわち径方向における最内周部１３２ｉと最外周部１３２ｏとの中間位置から、径方向内側の範囲に設けられる。
【００６４】
この構成によれば、ハブ側凸部１３２ｂの頂点１３２ｔをディフューザ流路１３０の入口１３０ａ側に近づけることができるため、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａ側の前半部分で発生しやすいハブ壁面１３２側の逆流を良好に抑制することができる。
【００６５】
また、ハブ側凸部１３２ｂの頂点１３２ｔは、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａにおける入口半径ｒ１に対して１．０５倍以上１．４倍以下となる径方向位置に形成される。
【００６６】
この構成によれば、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａにおける入口半径ｒ１から１．０５倍から１．４倍となる径方向位置に発生しやすいハブ壁面１３２側の逆流を良好に抑制することができる。
【００６７】
また、ハブ側凸部１３２ｂは、ディフューザ流路１３０の出口１３０ｂにおける出口半径ｒ２に対して０．９倍以下となる径方向位置より径方向内側に設けられる。
【００６８】
この構成によれば、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａ側の前半部分で発生しやすいハブ壁面１３２側の逆流を良好に抑制しつつ、ハブ側凸部１３２ｂが出口１３０ｂ近傍に至る領域でディフューザ流路１３０の幅を過大な半径領域（径方向における領域）にて狭めることを抑制して、ディフューザ１３による流れの十分な減速を図ることができる。
【００６９】
また、ハブ側凸部１３２ｂは、軸方向における直線Ｌ１から頂点１３２ｔまでの距離Ｄが、出口１３０ｂにおけるディフューザ流路１３０の出口幅ｂ２に対して、０．１倍から０．３倍の範囲である。
【００７０】
この構成によれば、ハブ側凸部１３２ｂによってディフューザ流路１３０の幅方向の狭まりが過大になることを抑制することができるため、ディフューザ１３による流れの十分な減速を図ることができる。
【００７１】
また、ハブ側凸部１３２ｂは、任意の径方向位置におけるディフューザ流路１３０の幅ｂと円周長“２πｒ”との積でなる環状面積が、入口１３０ａにおけるディフューザ流路１３０の幅ｂ１と円周長“２πｒ１”との積でなる環状面積よりも、増加する大きさに形成される。
【００７２】
この構成によれば、ハブ側凸部１３２ｂによって、ディフューザ流路１３０の環状面積が過度に減少することを防止することができるため、ディフューザ１３による流れの十分な減速を図ることができる。
【００７３】
また、シュラウド壁面１３１は、入口１３０ａから径方向外側に向かうにつれて、ハブ壁面１３２側に漸近する漸近部１３１ａを有する。
【００７４】
この構成によれば、シュラウド壁面１３１の漸近部１３１ａによって、入口１３０ａの近傍のディフューザ流路１３０の幅を狭めることができるため、入口１３０ａの近傍で厚くなりやすいシュラウド壁面１３１側の流れの境界層を薄くすることができる。その結果、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａの近傍において、シュラウド壁面１３１側の流れの境界層の厚さと、ハブ壁面１３２側の流れの境界層の厚さとの均一化を図り、全体として流れをハブ壁面１３２側へと押し出すことができる。それにより、ハブ壁面１３２側の流れの境界層をさらに薄くすることができ、ハブ壁面１３２側の流れの境界層において、逆流が発生することを抑制することができる。
【００７５】
なお、第一実施形態において、シュラウド壁面１３１は、漸近部１３１ａを有さないものであってもよい。すなわち、シュラウド壁面１３１は、径方向外側に向けて回転軸３と直交する方向に延びる直線部のみを有するものであってもよい。
【００７６】
図６は、第一実施形態の変形例にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。変形例にかかる遠心圧縮機１０Ｂにおいて、シュラウド壁面１３１の直線部１３１ｂは、図６に示すように、漸近部１３１ａから径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜して延びる。また、変形例にかかる遠心圧縮機１０Ｂにおいて、ハブ壁面１３２の第二直線部１３２ｃは、図６に示すように、ハブ側凸部１３２ｂから径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜して延びる。本実施形態において、シュラウド壁面１３１の直線部１３１ｂの傾斜角度と、ハブ壁面１３２の第二直線部１３２ｃの傾斜角度とは、ほぼ同一とされる。シュラウド壁面１３１の直線部１３１ｂの傾斜角度、及び、ハブ壁面１３２の第二直線部１３２ｃの傾斜角度は、回転軸３に直交する方向に対して、概ね５度から１０度程度であることが好ましい。
【００７７】
このように、シュラウド壁面１３１の直線部１３１ｂと、ハブ壁面１３２の第二直線部１３２ｃとが、径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜している遠心圧縮機１０Ｂにおいても、ハブ壁面１３２にハブ側凸部１３２ｂを形成しておくことで、遠心圧縮機１０と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
図７は、第一実施形態の他の変形例にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。図６に示す例では、ハブ壁面１３２の第二直線部１３２ｃのみを径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜させるものとしたが、図７に示す遠心圧縮機１０Ｃのように、ハブ壁面１３２の第一直線部１３２ａ及びハブ側凸部１３２ｂを、第二直線部１３２ｃと同一の角度で傾斜させてもよい。つまり、遠心圧縮機１０Ｃにおいて、ハブ壁面１３２は、始端１３２ｓから終端１３２ｅに向かうにつれて、軸方向下流側に向かって傾斜して延びるものであってもよい。この場合においても、シュラウド壁面１３１の直線部１３１ｂの傾斜角度、及び、ハブ壁面１３２の傾斜角度は、ほぼ同一とされ、回転軸３に直交する方向に対して、概ね５度から１０度程度であることが好ましい。
【００７９】
この構成によれば、インペラ出口１２ｃ、すなわちディフューザ流路１３０の入口１３０ａ付近において、軸方向下流側へと向かう力が残存している流れを、始端１３２ｓから終端１３２ｅに向かうにつれて、軸方向下流側に向かって傾斜するハブ壁面１３２によって、ディフューザ流路１３０内へと滑らかに案内することができる。また、本実施形態では、上述したように、シュラウド壁面１３１が漸近部１３１ａを有する。これによっても、インペラ出口１２ｃ、すなわちディフューザ流路１３０の入口１３０ａ付近において、軸方向下流側へと向かう力が残存している流れを、ディフューザ流路１３０内へと滑らかに案内することができる。その結果、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａにおいて、圧力損失が発生することを抑制し、ディフューザ１３による静圧の回復率をさらに高めて、遠心圧縮機１０Ｃひいてはターボチャージャ１の効率をさらに向上させることができる。
【００８０】
[第二実施形態]
次に、第二実施形態にかかる遠心圧縮機２０について説明する。図８は、第二実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。第二実施形態にかかる遠心圧縮機２０は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のディフューザ１３に代えて、ディフューザ２３を備える。ディフューザ２３は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のディフューザ１３のシュラウド壁面１３１に代えて、シュラウド壁面２３１を有する。遠心圧縮機２０及びディフューザ２３の他の構成は、遠心圧縮機１０及びディフューザ１３と同様であるため、説明を省略する。なお、第二実施形態にかかる遠心圧縮機２０も、第一実施形態において説明したターボチャージャ１に適用されるものである。
【００８１】
ディフューザ２３において、シュラウド壁面２３１は、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａから径方向外側に向かうにつれて、ハブ壁面１３２側へと漸近する漸近部２３１ａと、漸近部２３１ａから径方向外側に向けて延びるシュラウド側凹部２３１ｂと、シュラウド側凹部２３１ｂからディフューザ流路１３０の出口１３０ｂまで、回転軸３と直交する方向に延びる直線部２３１ｃとを有する。
【００８２】
第二実施形態において、シュラウド壁面２３１の漸近部２３１ａの最外周部と、直線部２３１ｃの最内周部とは、軸方向において並んで形成される。シュラウド側凹部２３１ｂは、漸近部２３１ａの最外周部と直線部２３１ｃの最内周部とを結ぶ直線Ｌ２よりも、ハブ壁面１３２とは反対側（図８に示す左側）に窪む部分である。シュラウド側凹部２３１ｂは、シュラウド壁面２３１の全周にわたって形成される。第二実施形態において、シュラウド側凹部２３１ｂは、漸近部２３１ａと直線部２３１ｃとの間で連続的に曲率が変化する滑らかな曲線状に形成される。シュラウド側凹部２３１ｂは、図８に示すように、ハブ側凸部１３２ｂに対向する位置に設けられている。
【００８３】
第二実施形態において、シュラウド側凹部２３１ｂは、ハブ側凸部１３２ｂとの間で、ディフューザ流路１３０の幅が一定となる大きさを限度として形成される。すなわち、第二実施形態において、シュラウド側凹部２３１ｂは、ハブ側凸部１３２ｂの最内周部１３２ｉと径方向における始端を同一とすると共に、ハブ側凸部１３２ｂの最外周部１３２ｏと径方向における終端を同一とし、ハブ側凸部１３２ｂの形状に沿った形状で、ハブ壁面１３２と反対側に向けて窪む。
【００８４】
この構成によれば、ハブ壁面１３２にハブ側凸部１３２ｂを設けても、シュラウド側凹部２３１ｂによって、ディフューザ流路１３０の幅が過度に減少することを防止することができる。そのため、ハブ側凸部１３２ｂを設けたことに伴って、ディフューザ流路１３０内の主流速度が大きくなりすぎることを抑制することが可能となる。その結果、壁面摩擦による圧力損失が生じることを抑制し、かつ、ディフューザ２３による流速の減速、ひいては流体の静圧の回復率が所望の値となるように、より適切に調整することが可能となる。従って、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０に比べて、さらに、遠心圧縮機２０及びターボチャージャ１の効率向上を図ることができる。
【００８５】
また、シュラウド側凹部２３１ｂは、ハブ側凸部１３２ｂとの間でディフューザ流路１３０の幅が一定となる大きさを限度として形成される。
【００８６】
この構成によれば、ハブ側凸部１３２ｂとシュラウド側凹部２３１ｂとの間でディフューザ流路１３０の幅が大きくなりすぎることを抑制し、ディフューザ流路１３０内で流れが不均一となることを抑制することができる。その結果、ディフューザ２３による流体の静圧の回復率を、さらに適切に調整することが可能となる。
【００８７】
なお、第二実施形態において、シュラウド側凹部２３１ｂは、ハブ側凸部１３２ｂに対向してさえいれば、ハブ側凸部１３２ｂの最内周部１３２ｉと径方向における始端を完全に同一とするものでなくてもよいし、ハブ側凸部１３２ｂの最外周部１３２ｏと径方向における終端を完全に同一とするものでなくてもよい。また、シュラウド側凹部２３１ｂは、ハブ側凸部１３２ｂの形状に沿った形状で、ハブ壁面１３２と反対側に向けて窪むものでなくてもよい。この場合、シュラウド側凹部２３１ｂは、ハブ側凸部１３２ｂとの間でディフューザ流路１３０の幅が一定となる大きさを限度として形成されるものでなくてもよい。
【００８８】
また、第二実施形態においても、第一実施形態の変形例にかかる遠心圧縮機１０Ｂと同様に、シュラウド壁面２３１の直線部２３１ｃと、ハブ壁面１３２の第二直線部１３２ｃ（またはハブ壁面１３２全体）とを、径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜させてもよい。
【００８９】
また、第二実施形態においても、シュラウド壁面２３１は、漸近部２３１ａを有さないものであってもよい。すなわち、シュラウド壁面２３１は、径方向外側に向けて回転軸３と直交する方向に延びる直線部と、直線部２３１ｃと、これらの間でハブ壁面１３２とは反対側に向けて窪むシュラウド側凹部２３１ｂとを有するものであってもよい。
【００９０】
[第三実施形態]
次に、第三実施形態にかかる遠心圧縮機３０について説明する。図９は、第三実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。第三実施形態にかかる遠心圧縮機３０は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のインペラ１２に代えて、インペラ３２を備える。また、第三実施形態にかかる遠心圧縮機３０は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のディフューザ１３に代えて、ディフューザ３３を備える。遠心圧縮機３０の他の構成は、遠心圧縮機１０と同様であるため、説明を省略する。なお、第三実施形態にかかる遠心圧縮機３０も、第一実施形態において説明したターボチャージャ１に適用されるものである。
【００９１】
インペラ３２は、図９に示すように、回転軸３と一体に回転するインペラハブ３２ａと、インペラハブ３２ａに取り付けられた複数の羽根３２ｂとを有する。インペラハブ３２ａは、羽根３２ｂが取り付けられた外周面のうち、径方向外側に向かって延びる背板部３２１ａが、ハブ壁面３３２に向かうにつれて、軸方向下流側へと向かって傾斜して延びる傾斜部３２１ｂを含む。第三実施形態において、傾斜部３２１ｂは、インペラ出口１２ｃにおいて、回転軸３と直交する方向に対して傾斜角度φ１で傾斜する。ここでは、このようなインペラ３２を、背板傾斜インペラと称する。
【００９２】
ディフューザ３３は、図９に示すように、ディフューザ１３のハブ壁面１３２に代えて、ハブ壁面３３２を有する。また、ハブ壁面３３２は、ハブ壁面１３２の第一直線部１３２ａに代えて、ハブ側凹部３３２ａを有する。ディフューザ３３及びハブ壁面３３２の他の構成は、ディフューザ１３及びハブ壁面１３２と同様であるため、説明を省略する。
【００９３】
第三実施形態において、ハブ側凹部３３２ａは、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａから径方向外側に向けて延び、ハブ側凸部１３２ｂの最内周部１３２ｉに接続される。ハブ側凹部３３２ａは、ハブ壁面３３２の始端１３２ｓと終端１３２ｅとを結ぶ直線Ｌ１に対して、シュラウド壁面１３１とは反対側に向けて窪む部分である。ハブ側凹部３３２ａは、ハブ壁面３３２の全周にわたって形成される。第三実施形態において、ハブ側凹部３３２ａは、ハブ壁面３３２の始端１３２ｓとハブ側凸部１３２ｂとの間で連続的に曲率が変化する滑らかな曲線状に形成される。
【００９４】
ハブ側凹部３３２ａは、インペラハブ３２ａの背板部３２１ａの傾斜角度φ１に沿った傾斜角度で、シュラウド壁面１３１とは反対側に向けて窪む。すなわち、第三実施形態において、ハブ側凹部３３２ａのうち、始端１３２ｓから径方向外側に向かうにつれてシュラウド壁面１３１から離れる方向に延びる部分の回転軸３と直交する方向に対する傾斜角度は、傾斜角度φ１と同一とされる。
【００９５】
この構成によれば、インペラハブ３２ａの背板部３２１ａがインペラ出口１２ｃにおいて傾斜角度φ１で傾斜しており、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａ付近において、流れの軸方向における下流側へと向かう力がより強くなる場合であっても、インペラハブ３２ａの傾斜角度φ１に沿った傾斜角度で形成されたハブ側凹部３３２ａによって、流れを滑らかにディフューザ流路１３０内へと案内することが可能となる。その結果、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａにおいて、圧力損失が発生することを抑制し、ディフューザ３３による静圧の回復率をさらに高めて、遠心圧縮機３０ひいてはターボチャージャ１の効率をさらに向上させることができる。
【００９６】
なお、ハブ側凹部３３２ａの傾斜角度は、インペラハブ３２ａからディフューザ流路１３０内へと流体を滑らかに案内することさえできれば、傾斜角度φ１と完全に同一でなくてもよく、傾斜角度φ１よりも小さな値、または大きな値であってもよい。
【００９７】
また、第三実施形態において、シュラウド壁面１３１は、第一実施形態、第二実施形態と同様に、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａから径方向外側に向かうにつれて、ハブ壁面３３２側に漸近する漸近部１３１ａを有している。このため、ハブ壁面３３２にハブ側凹部３３２ａを形成したとしても、シュラウド壁面１３１の漸近部１３１ａによって、入口１３０ａ近傍のディフューザ流路１３０の幅が大きくなりすぎないようにすることが可能となる。その結果、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａの近傍において、シュラウド壁面１３１側の流れの境界層の厚さと、ハブ壁面３３２側の流れの境界層の厚さとの均一化を図り、全体として流れをハブ壁面３３２側へと押し出すことができる。それにより、ハブ壁面３３２にハブ側凹部３３２ａを設けた場合にも、ハブ壁面３３２側の流れの境界層が厚くなることを抑制し、ハブ壁面３３２側の流れの境界層において、逆流が発生することを抑制することができる。
【００９８】
なお、第三実施形態においても、シュラウド壁面１３１は、漸近部１３１ａを有さないものであってもよい。すなわち、シュラウド壁面１３１は、径方向外側に向けて回転軸３と直交する方向に延びる直線部のみを有するものであってもよい。また、漸近部１３１ａを、図９に示す例よりも、ハブ壁面３３２側へと接近させた凸部状に形成してもよい。それにより、ハブ壁面３３２にハブ側凹部３３２ａを設けた場合にも、ハブ壁面３３２側の流れの境界層が厚くなることをさらに抑制し、ハブ壁面３３２側の流れの境界層において、逆流が発生することを抑制することができる。
【００９９】
また、第三実施形態においても、第一実施形態の変形例にかかる遠心圧縮機１０Ｂと同様に、シュラウド壁面１３１の直線部１３１ｂと、ハブ壁面３３２の第二直線部１３２ｃ（またはハブ壁面３３２全体）とを、径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜させてもよい。
【０１００】
[第四実施形態]
次に、第四実施形態にかかる遠心圧縮機４０について説明する。図１０は、第四実施形態にかかる遠心圧縮機を示す断面図である。第四実施形態にかかる遠心圧縮機４０は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のインペラ１２に代えて、第三実施形態のインペラ３２を備える。また、第四実施形態にかかる遠心圧縮機４０は、第一実施形態にかかる遠心圧縮機１０のディフューザ１３に代えて、ディフューザ４３を備える。遠心圧縮機４０の他の構成は、遠心圧縮機１０と同様であるため、説明を省略する。なお、第四実施形態にかかる遠心圧縮機４０も、第一実施形態において説明したターボチャージャ１に適用されるものである。
【０１０１】
ディフューザ４３は、第一実施形態のディフューザ１３のシュラウド壁面１３１に代えて、第二実施形態のディフューザ２３のシュラウド壁面２３１を有している。また、ディフューザ４３は、第一実施形態のディフューザ１３のハブ壁面１３２に代えて、第三実施形態のディフューザ３３のハブ壁面３３２を有している。
【０１０２】
第四実施形態にかかる遠心圧縮機４０は、ディフューザ４３が第二実施形態のシュラウド壁面２３１と、第三実施形態のハブ壁面３３２を有しているため、第二実施形態にかかる遠心圧縮機２０及び第三実施形態にかかる遠心圧縮機３０の双方の効果を得ることができる。
【０１０３】
なお、第四実施形態においても、第一実施形態の変形例にかかる遠心圧縮機１０Ｂと同様に、シュラウド壁面２３１の直線部２３１ｃと、ハブ壁面３３２の第二直線部１３２ｃ（またはハブ壁面３３２全体）とを、径方向外側に向かうにつれて軸方向下流側に傾斜させてもよい。
【０１０４】
また、第四実施形態においても、シュラウド壁面２３１は、漸近部２３１ａを有さないものであってもよい。すなわち、シュラウド壁面２３１は、径方向外側に向けて回転軸３と直交する方向に延びる直線部と、直線部２３１ｃと、これらの間でハブ壁面３３２とは反対側に向けて窪むシュラウド側凹部２３１ｂとを有するものであってもよい。また、漸近部２３１ａを、図１０に示す例よりも、ハブ壁面３３２側へと接近させた凸部状に形成してもよい。それにより、ハブ壁面３３２にハブ側凹部３３２ａを設けた場合にも、ハブ壁面３３２側の流れの境界層が厚くなることをさらに抑制し、ハブ壁面３３２側の流れの境界層において、逆流が発生することを抑制することができる。
【０１０５】
第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態及び第四実施形態において、ハブ側凸部１３２ｂは、第一直線部１３２ａまたはハブ側凹部３３２ａと第二直線部１３２ｃとの間で連続的に曲率が変化する滑らかな曲線状に形成されるものとしたが、ハブ側凸部１３２ｂの形状は、これに限られない。ハブ側凸部１３２ｂは、例えば、円弧状、放物線状に形成されてもよい。また、ハブ側凸部１３２ｂは、一部に直線状部分を含んでもよい。
【０１０６】
また、ハブ側凸部１３２ｂは、第一直線部１３２ａまたはハブ側凹部３３２ａと滑らかな曲線状に接続されてもよいし、屈折しながら接続されてもよい。また、ハブ側凸部１３２ｂは、第二直線部１３２ｃと滑らかな曲線状に接続されてもよいし、屈折しながら接続されてもよい。ハブ側凸部１３２ｂと第二直線部１３２ｃとを屈折しながら接続させる場合、ハブ側凸部１３２ｂの最外周部１３２ｏと、第二直線部１３２ｃとの間に、軸方向に延びる直線部を含んでもよい。
【０１０７】
また、ハブ側凸部１３２ｂは、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａにおけるハブ壁面１３２の始端１３２ｓから形成されてもよいし、ディフューザ流路１３０の出口１３０ｂにおけるハブ壁面１３２の終端１３２ｅから形成されてもよい。すなわち、ハブ側凸部１３２ｂの最内周部１３２ｉは、始端１３２ｓと一致してもよく、ハブ側凸部１３２ｂの最外周部１３２ｏは、終端１３２ｅと一致してもよい。
【０１０８】
第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態及び第四実施形態においては、ベーンレスディフューザに本発明を適用するものとしたが、本発明は、ディフューザ流路１３０の入口１３０ａから、径方向において入口１３０ａから出口１３０ｂまでの半径間隔の概ね１／２程度までの範囲にベーン（翼）が配置された、いわゆる小弦節比ディフューザに適用されてもよい。また、本発明は、ディフューザ流路１３０内において、入口１３０ａから出口１３０ｂまでの半径間隔の概ね８割から９割の範囲にベーン（翼）が配置された、いわゆるベーンドディフューザに適用されてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１  ターボチャージャ
２  タービン
３  回転軸
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  遠心圧縮機
１００Ａ  正常動作点
１０１、１０１Ａ  小流量動作点
１０３、１０３Ａ  サージ点
１１  ケーシング
１１１  シュラウド
１１１ａ  筒状部
１１１ｂ  円板状部
１１２  ハブ
１２  インペラ
１２ａ  インペラハブ
１２１ａ  背板部
１２１ｂ  直線部
１２ｂ  羽根
１２ｃ  インペラ出口
１３  ディフューザ
１３０  ディフューザ流路
１３０ａ  入口
１３０ｂ  出口
１３１  シュラウド壁面
１３１ａ  漸近部
１３１ｂ  直線部
２３１ｂ  シュラウド側凹部
１３２、３３２  ハブ壁面
１３２ａ  第一直線部
１３２ｂ  ハブ側凸部
１３２ｃ  第二直線部
１３２ｅ  終端
１３２ｉ  最内周部
１３２ｏ  最外周部
１３２ｓ  始端
１３２ｔ  頂点
１４  吸込通路
２０  遠心圧縮機
２３  ディフューザ
２３１  シュラウド壁面
２３１ａ  漸近部
２３１ｂ  シュラウド側凹部
２３１ｃ  直線部
３０  遠心圧縮機
３２  インペラ
３２ａ  インペラハブ
３２ｂ  羽根
３２１ａ  背板部
３２１ｂ  傾斜部
３３  ディフューザ
３３２ａ  ハブ側凹部
４３  ディフューザ
ｂ  幅
ｂ１  入口幅
ｂ２  出口幅
Ｄ  距離
Ｌ１、Ｌ２  直線
Ｌｃ  中心線
ｒ  半径
ｒ１  入口半径
ｒ２  出口半径
θ１、θ２  流れ角
φ１  傾斜角度
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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