(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジンの多段圧縮機の可変抽気弁構造の、環状の抽気弁体５をシュラウド１上にて前後方向に変位させてシュラウド１、２に設けられた抽気孔１０を開閉する制御に於いて、抽気弁体のシュラウドの面２ａに対する過剰な押圧や弁体の駆動機構の機械的なロック状態に起因する不具合を回避すること。【解決手段】  本発明の多段圧縮機に於いては、抽気弁体５がシュラウドの面２ａに当接される際の面圧が所定値になるように弁体を移動させるリンク３の揺動駆動をするアクチュエータの電流値が制御される。【選択図】        図１
2013167231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのための多段圧縮機の後段圧縮機のシュラウドの前端と前記多段圧縮機の前段圧縮機のシュラウドの後端との間に設けられた環状の抽気孔の開閉のために、前記前段圧縮機又は前記後段圧縮機のシュラウドを囲繞し前記抽気孔の一方の壁を形成する弁体面を有する環状の抽気弁体を前記前段圧縮機又は前記後段圧縮機のシュラウド上にて前後方向に変位させて前記弁体面を前記前段圧縮機又は前記後段圧縮機のシュラウドに形成された前記抽気孔の他方の壁を形成するシュラウド抽気孔面に対して離間又は当接させるべく、一方の端が該抽気弁体に回転可能に連結され他方の端が前記前段圧縮機又は前記後段圧縮機のシュラウドに回転可能に連結されたリンクを揺動駆動するアクチュエータの作動制御装置であって、前記抽気孔を全閉させるべく前記弁体面を前記シュラウド抽気孔面に当接する場合には、前記弁体面と前記シュラウド抽気孔面との間の面圧力が所定値となる電流値を目標値として前記アクチュエータを制御することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１の装置であって、前記所定値が抽気圧力に応じて変更されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンの多段圧縮機の可変抽気弁に係り、より詳細には、可変抽気弁の開閉制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
航空機の動力源などに利用されるガスタ―ビンエンジンに於いては、圧縮機により圧縮された空気が燃焼器へ導入される。かかる圧縮機としては、種々の態様の多段軸流圧縮機、多段軸流−遠心圧縮機、多段遠心圧縮機が採用されている。多段圧縮機の場合、定格回転域よりも低い回転域に於いては、前段の圧縮機から後段の圧縮機へ送られる空気の圧縮の程度が低減することにより、後段の圧縮機入口の空気密度が低減し、後段の圧縮機がチョ―ク状態となり、前段の圧縮機の空気流量が制限される。そのため、前段圧縮機に於いては、サージング状態となり得る。この前段圧縮機のサージング状態は、前段圧縮機と後段圧縮機との間に於いて、抽気（即ち、空気流量の一部の漏出）により回避可能である。そこで、従前より、前段圧縮機と後段圧縮機との間に於いて、低回転域での運転時(エンジン始動、加速、減速)に抽気が実行されるように、スリット又は開口（抽気孔）が設けられている。この点に関し、低回転域では上流の圧力が高くないので、必要な抽気量を確保するのに大きな開口面積の抽気孔が必要となり、条件によっては、与えられたスペ―スの制限内に必要な抽気面積を確保できない場合も生じる。従って、抽気孔としては、大きな流量係数の得られる形状が望まれる。―方、高速回転の定格運転時には抽気の必要はなく、抽気を続けると出力損失に繋がるため、抽気を止める必要があるところ、抽気孔を開いたままにして抽気孔外側のチヤンバ―出口に設けた開閉弁で抽気を停止すると、チャンバ―内の空気が抽気孔から出人りし、圧縮機入口の流れが影響を受けて性能低下の原因になる。そこで、抽気が必要の無い定格回転では圧縮機性能に影響を与えないように抽気孔は閉鎖する構成が採用されている。（例えば、特許文献１−４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８２９７６号公報
【特許文献２】特開２００７−１３８８１６
【特許文献３】特開平５−１２５９５７号公報
【特許文献４】特開２００７−２３１９４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、多段圧縮機の抽気孔に於いては、開口面積を大きくすることなく、大きな流量係数の抽気孔の流れが生成され、又、定格運転時に於いては、圧縮機性能が影響を受けないように確実に抽気を停止できることが好ましい。そこで、本願出願人は、特願２０１１−２３５２１３に於いて、ガスタービンエンジンの多段圧縮機に於いて、前段圧縮機のサージングの回避のために前段圧縮機と後段圧縮機との間に設けられる抽気構造であって、抽気差圧が小さい低回転域に於いて、効率の良い抽気が実行可能であると同時に、抽気の必要無い定格回転域に於いて圧縮機性能に対する影響が少なくなるように抽気を停止できる可変抽気弁構造の一つの例を提案した。上記出願では、具体的には、図３及び図４を参照して、多段圧縮機を有するガスタービンエンジンに於いて、多段圧縮機の後段圧縮機のシュラウド２の前端に、圧縮空気の流れ方向に傾斜し環状の抽気孔１０の一方の壁を形成するシュラウド斜面２ａが設けられ、多段圧縮機の前段圧縮機のシュラウド１の後端に於いて、圧縮空気の流れ方向に沿って前後方向に移動可能であり且つシュラウド斜面と同じ角度を有し抽気孔の他方の壁を形成する傾斜面を有する環状の抽気弁体５が設けられる。そして、抽気弁体５が、傾斜面がシュラウド斜面２ａに接触する位置に移動することにより、抽気孔１０が閉鎖される。
【０００５】
上記の抽気孔を開閉する抽気弁体５の移動は、典型的には、外部に設けられたアクチュエータにより駆動されるドライブシャフト４の回転により移動するリンク３などによって達成される。より詳細には、抽気弁体５は、支持幹５ａを介してシュラウドの前後方向に延在したリンク３へ連結し、リンク３は、ドライブシャフト４と係合される。ドライブシャフト４は、図示していない回転アクチュエータに連結し、ドライブシャフト４の回転によって、リンク３が揺動すると、抽気弁体５がシュラウド１上にて螺旋状に回転しつつ前後方向に摺動変位する（図４（Ｃ）参照）。また、抽気弁体５の変位を安定化させる目的で、図４（Ａ）に示されている如く、複数個の支持幹８（図では、２個）が、抽気弁体５上にて支持幹５ａから略等角度間隔に配置され、各支持幹８に対して揺動可能にリンク３と略同様のリンク６の一端が連結される。そして、リンク６の他端は、シュラウド１上に固定された固定軸７に回転可能に連結される。かくして、リンク３の揺動により抽気弁体５の変位に追従して、図４（Ｃ）に模式的に描かれている如く、リンク６も、対応する支持幹８と固定軸７との間にて揺動されることとなる。なお、図４（Ａ）、（Ｃ）に示されている如き抽気弁体５の摺動変位に伴う支持幹５ａ、８のねじれを吸収できるように、リンク３、６の支持幹５ａ、８の連結部分に於いては、例えば、玉軸受３ｂ、６ｂの如き支持幹５ａ、８の軸方向に対してリンク３、６の傾動を許す構造が設けられる。（以下、ドライブシャフト４に連結されたリンク３を駆動リンクと称し、固定軸７に連結されたリンク６を被駆動リンクと称する。）
【０００６】
更に、図２（Ｂ）に明瞭に示されている如く、駆動リンク３及び被駆動リンク６に於いては、荷重を受けたときに弾性的に変形できる構成、例えば、板ばね状部分３ａ、６ａが設けられる（本願出願人による特願２０１２−００４７３２にて提案されている。）。もし駆動リンク３及び被駆動リンク６が実質的に剛体であり殆ど変形しない構造である場合、抽気孔の閉鎖時に、駆動リンク３の揺動量を過剰に増大すると（エンジンの内圧や熱の影響でシュラウド１上のシュラウド斜面２ａの位置が変位するため、抽気弁体５による抽気孔の閉鎖をより確実にすべく、駆動リンク３の揺動量が増大される場合がある。）、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａを過剰に押圧し、これにより過荷重状態となり、抽気弁構造の耐久性が損なわれることとなる。しかしながら、上記の如き板ばね状部分３ａ、６ａ等の荷重を受けたときに弾性的に変形できる構成が設けられていると、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａを接触した後に、駆動リンク３の揺動量が更に増大した場合にも、駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６の板ばね状部分３ａ、６ａが湾曲し、図中の矢印αの方向に駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６が変形して、抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの間が過荷重状態となることが回避されることとなる。
【０００７】
かくして、上記の構成に於いては、抽気孔は、平面から突出した形状であることから、抽気流が突出形状に案内され、これにより、抽気孔の開孔状態に於いて、抽気孔の流量係数がより大きくなるよう改善され、低回転域の抽気孔前後の圧力差が小さい運転域でも効率の良い抽気を行うことでき、必要な抽気量を確保することが容易となる。また、定格運転時には、抽気弁体が後段方向に移動され、後段圧縮機のシュラウド斜面と接触し、抽気孔を閉鎖することとなり、抽気孔からの空気の出入りの流れがなくなるので、性能への影響を抑えることができることとなる。そして、駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６に弾性的に変形できる構成が設けられていることにより、抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの間が過荷重状態となることを回避しつつ、抽気孔を安定的に閉鎖できることとなる。
【０００８】
ところで、上記の駆動リンク３の揺動のためのドライブシャフト４の回転駆動は、既に触れた如く、回転モータ等のアクチュエータの作動により達成される。かかる回転モータ等のアクチュエータの作動に於いては、典型的には、モータ又はアクチュエータの回転角（以下、「モータ回転角」と称する。）が、エンジンの運転状態を参照して決定される抽気弁体の位置（即ち、抽気孔の開度）を達成するよう決定された目標値となるよう制御される。しかしながら、上記の如きモータ回転角の制御に於いては、或るモータ回転角の値に対する駆動リンク及び被駆動リンク並びに弁体の位置は固定的であるところ、これらの部材の熱膨張等の影響により、抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの相対的な位置関係が変化するので、モータ回転角を目標値となるよう制御しても、抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの距離がモータ回転角の目標値の予定する距離からずれてしまう場合がある。そうすると、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに対して強く押圧する場合には、駆動リンクに弾性的に変形できる構成が設けられても、可変抽気弁構造の耐久性が損なわれる場合がある。また、エンジンの暖気状態によっては、抽気弁体の熱膨張等の影響により、抽気弁体が全開側又は全閉側に於いて、アクチュエータから駆動リンクまでの弁体の駆動機構が機械的にロック状態となり、やはり、可変抽気弁構造の耐久性が損なわれる場合がある。
【０００９】
かくして、本発明の一つの目的は、上記の如き可変抽気弁構造に於いて、リンクを揺動することにより抽気弁体の変位を達成する構成の場合に、抽気弁体のシュラウド斜面に対する過剰な押圧や弁体の駆動機構の機械的なロック状態に起因する不具合を回避できるように抽気弁体の移動による抽気弁の開閉制御を実行する可変抽気弁の開閉制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、上記の課題は、ガスタービンエンジンのための多段圧縮機の後段圧縮機のシュラウドの前端と多段圧縮機の前段圧縮機のシュラウドの後端との間に設けられた環状の抽気孔の開閉のために、前段圧縮機又は後段圧縮機のシュラウドを囲繞し抽気孔の一方の壁を形成する弁体面を有する環状の抽気弁体を前段圧縮機又は後段圧縮機のシュラウド上にて前後方向に変位させて弁体面を前段圧縮機又は後段圧縮機のシュラウドに形成された抽気孔の他方の壁を形成するシュラウド抽気孔面に対して当接又は離間させるべく、一方の端が該抽気弁体に回転可能に連結され他方の端が前段圧縮機又は後段圧縮機のシュラウドに回転可能に連結されたリンクを揺動駆動するアクチュエータの作動制御装置であって、抽気孔を全閉させるべく弁体面をシュラウド抽気孔面に当接する場合には、弁体面とシュラウド抽気孔面との間の面圧力が所定値となる電流値を目標値としてアクチュエータを制御することを特徴とする装置によって達成される。なお、多段圧縮機は、多段軸流圧縮機、前段が軸流圧縮機であり後段が遠心圧縮機である多段軸流−遠心圧縮機、多段遠心圧縮機のいずれであってもよい。また、リンクには、弾性的に荷重を吸収する部位、即ち、荷重を加える方向に変位すると共に、荷重から解放されると元の状態に復帰する板ばねなどのダンパ機能を有する部位が設けられ、弁体面とシュラウド抽気孔面との当接時にそれらの間の面圧力が急激に上昇することが回避できるようになっていてよい。
【００１１】
上記の構成に於いては、上記の特願２０１１−２３５２１３又は同２０１２−００４７３２に記載の抽気弁構造と同様に、多段圧縮機の前段圧縮機のシュラウドと後段圧縮機のシュラウドとの間にて、シュラウドを囲繞する環状の抽気弁体の弁体面とシュラウドの壁面（シュラウド抽気孔面）とにより、環状抽気孔が形成される。そして、弁体のシュラウド上での前後移動は、基本的には、既に述べた如く、一方の端が抽気弁体に回転可能に連結され他方の端がシュラウドに回転可能に連結されたリンクを回転モータなどのアクチュエータにより揺動させることによって達成される。かかる構成に於いて、特に、抽気孔の閉鎖時に、抽気弁体の弁体面をシュラウド抽気孔面に対して当接させる際、アクチュエータに対して、弁体面とシュラウド抽気孔面との間の面圧力が所定値となるよう決定された電流値を目標値として電流が供給される。かかる構成によれば、弁体面がシュラウド抽気孔面を過剰に押圧することが回避され、抽気弁体、シュラウド抽気孔面並びに抽気弁体の駆動機構の各部の破損の予防が為されることとなる。
【００１２】
なお、上記の構成に於いて、面圧力の所定値が抽気圧力に応じて変更されるようになっていてよい。ここで「抽気圧力」とは、抽気弁体の弁体面とシュラウド抽気孔面との間を通過する流体の圧力である。かかる抽気圧力が高い場合には、抽気孔を流れる空気量が多くなり、閉弁（抽気孔の閉鎖）し難くなる。従って、抽気圧力に応じて、弁体面とシュラウド抽気孔面との間に於いて達成されるべき面圧力の所定値を変更することにより、より確実に、抽気孔の閉鎖が達成されることが期待される。
【発明の効果】
【００１３】
要すれば、上記の本発明によれば、抽気孔の閉鎖時に於いて、アクチュエータの動作量が、圧縮機の設計上の寸法から見積もられる抽気弁体の移動量に基づいてのみ制御されるのではなく、弁体面とシュラウド抽気孔面との間に作用する面圧力によっても制御されることによって、弁体面とシュラウド抽気孔面との間が過荷重状態となることの回避が図られる。かかる構成によれば、抽気孔周辺の構造部材の寸法が熱膨張等により設計値から変化しても、抽気孔構造の耐久性を損なうおそれを低減しつつ、抽気孔の閉鎖をより確実に達成できることとなる。また、弁体面とシュラウド抽気孔面との間に作用する面圧力によって抽気弁体の移動量が制御されることから、抽気孔の閉鎖が要求された際に、弁体面とシュラウド抽気孔面との間に空気漏れを許す隙間の形成が防止できることとなる。なお、本発明の構成は、特願２０１２−００４７３２に記載されている如き、抽気弁体とアクチュエータとの間を作動的に連結するリンクに弾性的に荷重を吸収する部位を設け、弁体面とシュラウド抽気孔面との間の荷重の急激な増大を回避する構成と組み合わせされることにより、より有利に用いられる。
【００１４】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）は、本発明による可変抽気弁の開閉制御装置（アクチュエータ作動制御装置）の構成をブロック図の形式にて表した図であり、図１（Ｂ）は、制御装置に於ける処理作動をフローチャートの形式にて表した図である。
【図２】図２（Ａ）は、エンジン回転数に対するアクチュエータ（回転モータ）の回転角の目標値を表すグラフ図である。図２（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、駆動リンクの変位とモータ電流との関係及び駆動リンクの変位と弁体面とシュラウド抽気孔面との間の面圧力との関係を示すグラフ図である。
【図３】図３は、本発明の適用される環状可変抽気弁構造を備えたガスタービンエンジンの多段圧縮機の模式的な断面図である。
【図４】図４は、本発明の適用される環状可変抽気弁構造に於ける弁体と弁体の駆動機構の模式的な斜視図（Ａ）と平面図（Ｃ）であり、図４（Ｂ）は、弁体の駆動機構に用いられる駆動リンク３と被駆動リンク６の模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…前段圧縮機のシュラウド
１ａ…前段圧縮機のロータ
１ｂ…前段圧縮機のステータ
２…後段圧縮機のシュラウド
２ａ…後段圧縮機のシュラウド前端の斜面
２ｂ…後段圧縮機のインペラ
３…駆動リンク
３ａ…駆動リンクの板ばね状部分
４…ドライブシャフト
５…環状弁体
５ａ…環状弁体支持幹
６…被駆動リンク
６ａ…被駆動リンクの板ばね状部分
７…固定軸
８…環状弁体支持幹
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。
【００１８】
多段圧縮機の可変抽気弁構造
まず、図３を参照して、ガスタービンエンジンに於いて、本実施形態による環状可変抽気弁構造は、多段圧縮機の前段圧縮機のシュラウド１と後段圧縮機のシュラウド２との間に設けられる。図示の例の多段圧縮機に於いては、前段圧縮機は、ロータ１ａとステータ１ｂを含む軸流圧縮機であり、後段圧縮機は、インペラ２ｂとディフューザ（図示せず）を含む遠心圧縮機であるが、これに限定されず、本発明が適用される多段圧縮機は、多段軸流圧縮機、多段遠心圧縮機であってもよい。多段圧縮機に於いては、公知の態様にて、前方（左方）から空気が前段圧縮機へ流入し、ここで圧縮された後、後段圧縮機に於いて、空気が更に圧縮されて、燃焼器（図示せず）へ送られる。かかる構成に於いて、前段圧縮機及び後段圧縮機は、基本的には定格回転域にて効率良く空気の圧縮が達成されるよう設計され構成されている。そして、回転が定格回転域を下回ると（低回転域）、前段圧縮機に於いて十分な圧縮が達成されないことから、後段圧縮機の入口で空気の密度の低減が生じ、これにより、後段圧縮機はチョーク状態となり得る。その結果、前段圧縮機は、後段圧縮機のチョーク状態に起因して空気流量が制限されて流れがストールするサージング状態となる。そこで、従前より、前段圧縮機のシュラウド１と後段圧縮機のシュラウド２との間に、低回転域に於いて、空気流量の一部を抽気して、前段圧縮機のサージング状態の防止を図るための抽気孔構造を設けられる。また、多段圧縮機が定格回転域にて運転される際には、抽気は必要ないので、抽気孔が閉鎖されるよう構成される。
【００１９】
上記の抽気孔について、特に、本実施形態に於いては、抽気孔の形状がシュラウド内の圧縮空気の流れの方向に傾斜して平面から突出し、且つ、かかる形状を維持しながら、抽気孔の幅が可変となるよう構成され、これにより、より大きな流量係数と定格回転域に於いて圧縮機性能に対する影響が少ない状態での抽気の停止とが図られる。具体的には、図３に示されている如く、後段圧縮機のシュラウド２の前端２ａ（シュラウド斜面−シュラウド抽気孔面）がシュラウドの全周に亘って、外方へ突出し、更に、圧縮空気の流れ方向に傾斜され、抽気孔１０の一方の環状の壁を形成する。また、シュラウド斜面２ａに対向して、抽気弁体５が設けられる。抽気弁体５は、図４（Ａ）に模式的に示されている如く、環状であり、シュラウド斜面の傾斜角と同一の角度にて圧縮空気の流れ方向に傾斜した傾斜面（弁体面）を有する。
【００２０】
更に、抽気弁体５に於いては、その位置を変位させるための駆動機構が設けられる。具体的には、図４（Ａ）を参照して、まず、抽気弁体５に於いて支持幹５ａが設けられ、かかる支持幹５ａには、シュラウドの略前後方向に延在した駆動リンク３の一方の端が回転可能に連結される。そして、駆動リンク３の他方の端は、シュラウドに対して実質的に変位しないドライブシャフト４と回転係合される。また、抽気弁体５上に於いては、更に、後述の弁体の駆動を安定化する目的で、支持幹５ａ及び駆動リンク３と同様の構造を有する駆動補助機構が設けられる。具体的には、抽気弁体５上に於いて、支持幹５ａの他に、好適には等角度間隔にて複数の支持幹８が設けられ、各支持幹８には、駆動リンク３と略同様の被駆動リンク６の一方の端が回転可能に連結される。被駆動リンク６の他方の端は、シュラウドに固定的に設けられた固定軸７に回転可能に連結される。
【００２１】
上記の抽気弁体５の駆動に於いては、ドライブシャフト４が図示していない回転モータ（例えば、ＤＣブラシレスモータ）等のアクチュエータにより回転されると、駆動リンク３は、図４（Ｃ）に模式的に描かれている如く、ドライブシャフト４周りに揺動することとなる。そうすると、その駆動リンク３の揺動に伴って、抽気弁体５は、シュラウド１上にて螺旋状に回転し、これにより、図４（Ｃ）に於いて破線にて描かれている如く、シュラウドの前後方向に於ける抽気弁体５の位置が変位し、抽気孔１０の開閉が達成されることとなる。そして、抽気弁体５の螺旋状の変位に伴って、支持幹８と固定軸７との間に連結された被駆動リンク６も揺動されることとなる。なお、かかる抽気弁体５の螺旋状の変位に伴う支持幹５ａ、８のねじれを吸収できるように、リンク３、６の支持幹５ａ、８の連結部分には、支持幹５ａ、８の軸方向に対してリンク３、６の傾動を許す玉軸受構造３ｂ、６ｂが設けられる。
【００２２】
また、上記の抽気弁体５の開閉運動に関して、被駆動リンク６の運動は、駆動リンク３の運動に完全には同調できず、しばしば、駆動リンク３の運動に対して遅れを生ずる場合がある。そして、シュラウド斜面２ａの位置は、運転中のエンジンの内圧や熱の影響によって変位することがある。これらの場合、特に、抽気孔を閉鎖する場合に於いては、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに完全に接触する前に抽気弁体５の運動が終了してしまう場合があり、そうすると、抽気孔の閉鎖が不十分となり、これによる空気漏れによって、圧縮機性能が影響されることとなり得る。かくして、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに確実に接触し抽気孔を確実に閉鎖するためには、被駆動リンク６の運動の遅れやシュラウド斜面２ａの変位を考慮して、駆動リンク３の揺動量を増大し、抽気弁体５の変位量の増大を図る必要がある。
【００２３】
この点に関し、もし駆動リンク３及び被駆動リンク６が実質的に剛体であり殆ど変形しない構造である場合、抽気孔を閉鎖すべく抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに当接された後、駆動リンク３の揺動量がわずかにでも増大すると、抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの間の面圧力（弁体面圧力）が急激に増大する。即ち、図２（Ｃ）中を参照して、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに当接した位置をリンクの回転変位量０としたとき、図中、点線にて示されている如く、リンクが揺動して抽気弁体５が（−）側に移動しようとすると、リンクが剛体であるために変形する余地が殆どなく、弁体面圧力は、図中、垂直的に増大して抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの間は過荷重状態となり、一気に部材の破損の危険性が高くなる領域（危険領域）に到達することとなる。そこで、本実施形態に於いては、図４（Ｂ）に示されている如く、駆動リンク３及び被駆動リンク６に於いて、板ばね状部分３ａ、６ａが設けられ、駆動リンク３及び被駆動リンク６が荷重を受けたときに弾性的に変形できる構成が設けられる。かかる構成によれば、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａを接触した後に、駆動リンク３の揺動量が更に増大した場合には、駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６の板ばね状部分３ａ、６ａが湾曲し、図中の矢印αの方向に駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６が変形することとなる。従って、駆動リンク３の過剰な揺動量は、駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６の変形に弾性的に吸収され、図２（Ｃ）の実線にて示されている如く、弁体面圧力は、緩やかに上昇し、抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに当接後に瞬時に部材の破損の危険性が高くなるといったことが回避されることとなる。そして、これにより、抽気孔の閉鎖時に於いて、被駆動リンク６の運動の遅れやシュラウド斜面２ａの変位を考慮して、駆動リンク３の揺動量をやや大きめに設定することが可能となり、また、リンクの板ばね状部分の変形による弾性的な作用により抽気弁体５の傾斜面とシュラウド斜面２ａとの間の接触が安定化され、これにより、抽気孔の十分な閉鎖が担保されて空気漏れ等の問題が解消されることとなる。
【００２４】
しかしながら、駆動リンク３及び／又は被駆動リンク６の板ばね状部分３ａ、６ａの湾曲によって抽気弁体５の傾斜面がシュラウド斜面２ａに当接後に瞬時に弁体面圧力の急激な上昇が回避されても、駆動リンク３が無制限に揺動すれば、弁体面圧力は危険領域に到達することとなる。また、逆に、弁体面圧力が比較的弱い場合には、圧縮機内部を流通する空気圧の作用が弁体面圧力の作用を凌駕し、空気漏れが生じてしまう場合もあり得る。
【００２５】
そこで、本発明に於いては、弁体面圧力が適正な大きさに保持されるようにアクチュエータの動作量の制御が実行される。この点に関し、回転モータ等のアクチュエータに於いては、作動電流の大きさがアクチュエータの出力トルクの大きさに対応し、出力トルクの大きさが抽気弁体５の弁体面のシュラウド斜面２ａへの押圧力、即ち、弁体面圧力の大きさに対応する。従って、抽気弁体５の弁体面がシュラウド斜面２ａに当接した際には、弁体面圧力を適正な大きさ、例えば、図２（Ｃ）中のＡ点の値に保持するために、本発明では、アクチュエータへ供給されるモータ電流が、Ａ点に対応する図２（Ｂ）中のＫ値となるように、即ち、Ｋ値を目標値として制御が為される。なお、抽気弁体５の弁体面がシュラウド斜面２ａに当接していないときには、アクチュエータの作動量（モータ回転角）がエンジン回転数等により任意の手法にて決定される抽気孔幅を達成する値となるように、即ち、モータ回転角が目標値に一致するように制御されてよい。
【００２６】
制御装置の構成
図１（Ａ）を参照して、アクチュエータの作動を制御する装置、即ち、可変抽気弁の開閉制御装置は、電子制御装置であるエンジン制御装置（ＥＣＵ）に於いて、コンピュータ・プログラムに従った作動により実現される。なお、ＥＣＵは、それぞれ、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。制御装置に於いては、基本的には、ＥＣＵが、エンジン回転数センサからのエンジン回転数値に基づいてモータ回転角αの目標値αｓ、即ち、エンジン回転数値に対応した適正な抽気量を達成する抽気孔幅を実現する抽気弁体の位置に対応するモータ回転角α、を決定し、かかる目標値αｓに実際のモータ回転角αが一致するようにアクチュエータに対して供給する電流を制御する制御信号をドライバへ送信する。ＥＣＵは、抽気弁体をシュラウド斜面２ａに近付ける方向（前進方向とする。）に移動する場合には、信号Ｆ＿ＰＬＳを出力し、抽気弁体をシュラウド斜面２ａから遠ざける方向（後退方向とする。）に移動する場合には、信号Ｒ＿ＰＬＳを出力する。ドライバは、信号Ｆ＿ＰＬＳ又は信号Ｒ＿ＰＬＳを受信すると、その信号に対応した方向にアクチュエータＭに供給する電流を増減し、これにより、アクチュエータのドライブシャフト４が回転し、抽気弁体５が移動する。そして、アクチュエータＭのモータ回転角の実際値αが回転角検出用エンコーダＥにより計測され、ＥＣＵへフィードバックされる。従って、原則的には、ＥＣＵは、フィードバックされたモータ回転角の実際値αを参照し、その値が、目標値αｓに一致するようアクチュエータＭの作動を制御する。
【００２７】
上記の構成に於いて、本発明では、更に、ドライバからアクチュエータＭへ供給される電流値ＩＢが電流検出器により参照され、抽気孔の閉鎖時には、電流値ＩＢの、適正な弁体面圧力を与える所定の電流値Ｋとの大小関係に基づいて、アクチュエータＭの作動制御が修正される。また、抽気孔の閉鎖時以外に於いても、電流値ＩＢと所定の電流値Ｋとの大小関係を参照して、抽気弁体５の移動が熱膨張等の影響で機械的にロック状態となっているか否かを推定し、その推定結果に応じても、アクチュエータＭの作動制御が修正されてよい。
【００２８】
なお、所定の電流値Ｋは、抽気圧力、即ち、抽気弁体の弁体面とシュラウド抽気孔面との間を通過する流体の圧力に基づいて変更されてよい。抽気圧力が高い場合には、抽気孔を流れる空気量が多くなり、抽気孔の閉鎖が達成し難くなる。そこで、弁体面とシュラウド抽気孔面との間の弁体面圧力に対応する所定の電流値Ｋを変更することにより、達成される弁体面圧力を変更し、確実な抽気孔の閉鎖の達成が図られてよい。そのために、ＥＣＵには、抽気弁体の弁体面とシュラウド抽気孔面との間を通過する流体の圧力を検出する圧力センサの検出値が入力されてよい。又は、圧縮機の上流と下流の圧力値がＥＣＵに入力され、それらの圧力比に基づいて抽気圧力が推定されるようになっていてよい。
【００２９】
制御装置の作動
図１（Ｂ）は、上記の抽気弁開閉のためのアクチュエータの作動制御処理をフローチャートの形式にて表している。なお、図示の処理は、エンジンの運転中に所定のサイクル時間にて反復して実行されてよい。
【００３０】
同図を参照して、制御に於いては、まず、エンジン回転数Ｎ、モータ回転角α、電流値ＩＢの入力が為され（ステップ１０１）、エンジン回転数Ｎに基づいて、適正な抽気量を達成する抽気孔幅に対応するモータ回転角の目標値αｓが、図２（Ａ）にグラフの形式にて示されているマップを用いて決定される（ステップ１０２）。なお、ここで、抽気圧力が推定され所定の電流値Ｋの設定が為されてよい。
【００３１】
かくして、モータ回転角の目標値αｓが決定されると、目標値αｓが全閉状態を示しているか或いはαｓ＞αであるかが判定される（ステップ１０３）。ここで、目標値αｓが全閉状態を示している場合、弁体面圧力は、所定の電流値Ｋに対応する目標圧力に調節されるべきである。従って、ＩＢ＜Ｋであるとき、即ち、弁体面圧力が目標圧力に達していないときには、抽気弁体５を前進する信号Ｆ＿ＰＬＳが送信される（ステップ１０４、ステップ１０５）。一方、ＩＢ＞Ｋであるときには（ステップ１０４、ステップ１０６）、弁体面圧力が目標圧力を越えているので、抽気弁体５を後退する信号Ｒ＿ＰＬＳが送信される（ステップ１０７）。ＩＢ＜ＫでもＩＢ＞Ｋでもないときは（ステップ１０４、１０６）、ＩＢ＝Ｋとなるので、弁体面圧力が目標圧力に一致していることとなり、抽気弁体５の移動を指示する信号は発信されない。
【００３２】
ステップ１０３でαｓ＞αである場合、即ち、モータ回転角が目標値を下回っている時は、ＩＢ＜Ｋである限り、モータ回転角αをαｓに一致させるべく、抽気弁体５を前進する信号Ｆ＿ＰＬＳが送信される。しかしながら、αｓ＞αであってもＩＢ＞Ｋとなったときには、抽気弁体の弁体面とシュラウド斜面が当接し、弁体面圧力が目標圧力を越えているおそれがあるため、抽気弁体の弁体面をシュラウド斜面から離間させるべく抽気弁体５を後退する信号Ｆ＿ＰＬＳが送信される。（従って、目標値αｓが全閉状態を示している場合と同様の制御となる。）
【００３３】
一方、目標値αｓが全閉状態を示しておらず、且つ、αｓ＞αでもないとき、αｓ＜αであるか否かが判定される（ステップ１０８）。ここで、αｓ＜αであるとき、即ち、モータ回転角が目標値を越えている時、ＩＢ＜Ｋであれば（ステップ１０９）、モータ回転角αをαｓに一致させるべく、抽気弁体５を後退する信号Ｒ＿ＰＬＳが送信される（ステップ１１０）。しかしながら、ＩＢ＞Ｋであるとき（ステップ１１１）、抽気孔の開弁位置に熱膨張等の影響でずれが生じ、弁体が機械的にロックされていると考えられるので、抽気弁体５を前進する信号Ｆ＿ＰＬＳが送信される（ステップ１１２）。また、ＩＢ＝Ｋであるときは（ステップ１１１）、弁体面圧力が目標圧力に一致していることとなるので、抽気弁体５の移動を指示する信号は発信されない。
【００３４】
更に、ステップ１０８に於いて、αｓ＜αでないと判定される場合、αｓ＝α、即ち、モータ回転角αがαｓに一致していると判定される。その場合、ＩＢ＜Ｋであれば（ステップ１１３）、弁体の位置が抽気孔の全開位置と全閉位置との中間に位置していることとなるので、弁体面圧力の調整、即ち、弁体の位置の調節は実行されない。しかしながら、ＩＢ＜Ｋではないとき（ステップ１１３）、即ち、電流値がその目標値以上となっているときは、弁体の駆動機構に力が作用していると考えられる。その場合、弁体が、熱膨張等の影響により、全開位置又は全閉位置にて、機械的にロック状態となっている可能性がある。そこで、αｎを弁体の全開位置と全閉位置との間の位置に相当するモータ回転角の基準値として、αｎ＞αであるか否かが判定される（ステップ１１４）。そして、αｎ＞αであるときは、弁体が全開位置にてロックしていると判断して、抽気弁体５を前進する信号Ｆ＿ＰＬＳが送信し（ステップ１１５）、弁体の駆動機構に作用する力の緩和が図られる。また、αｎ＞αでないときは、弁体が全閉位置にてロックしていると判断して、抽気弁体５を後退する信号Ｒ＿ＰＬＳが送信し（ステップ１１６）、弁体の駆動機構に作用する力及び弁体面圧力の緩和が図られる。
【００３５】
かくして、上記の構成によれば、抽気孔の全閉時には、弁体面をシュラウド斜面に当接させるところ、モータ回転角による抽気弁体の位置の制御に加えて、アクチュエータに供給される電流値の制御を行うことにより、弁体面圧力を最適値に保ち、空気漏れの低減が図られることとなる。そして、本発明の構成に於いては、抽気孔の全閉時に限らず、抽気弁構造周辺の熱膨張等の影響による弁体、リンク等に於ける過荷重状態、ロック状態が緩和され、これにより、抽気弁構造の破損防止が可能となる。
【００３６】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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