(57)【要約】【課題】インペラーから排出された流れとディフューザ部の内壁面に形成されたクリアランス部との干渉を低減することにより効率の低下を抑制できる遠心圧縮機を提供する。【解決手段】遠心圧縮機２は、周方向に所定間隔で並べられ、かつインペラー４の回転中心に近い側の第１位置から回転中心に遠い側の第２位置までの間で移動可能な状態でディフューザ部７に設けられた複数のディフューザベーン８と、各ディフューザベーン８の可動範囲に対応するようにしてディフューザ部７の内壁面に形成されたクリアランス部１３と、各ディフューザベーン８を第１位置から第２位置までの範囲内で移動させる駆動機構９とを備える。【選択図】図２
2009150308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の翼が周方向に設けられたインペラーと、前記インペラーを回転自在に支持するハウジングと、前記ハウジングに形成された渦巻き状のスクロールと、前記インペラーの出口側から前記スクロールに通じる通路空間として設けられたディフューザ部と、周方向に所定間隔で並べられ、かつ前記インペラーの回転中心に近い側の第１位置から前記回転中心に遠い側の第２位置までの間で移動可能な状態で前記ディフューザ部に設けられた複数のディフューザベーンと、前記複数のディフューザベーンのそれぞれの可動範囲に対応するようにして前記ディフューザ部の内壁面に形成され、前記複数のディフューザベーンから離れる方向に凹んだクリアランス部と、前記複数のディフューザベーンのそれぞれを前記第１位置から前記第２位置までの範囲内で移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記第１位置から前記第２位置までの範囲内で前記複数のディフューザベーンの角度を一定に保持しつつ移動させる請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記第１位置から前記第２位置までの範囲内で前記複数のディフューザベーンの角度を変化させながら移動させる請求項１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、インペラーの出口側からスクロールに通じるディフューザ部に複数のディフューザベーンが設けられた遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に対して過給するターボチャージャーに組み込まれた遠心圧縮機として、ディフューザ部に回転可能に設けられたベーンを内燃機関の運転状態に応じて回転させるものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】実開平５−４２６４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４７９５号公報
【特許文献３】特開平８−２５４１２７号公報
【特許文献４】特開２００４−１４４０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようにベーンを回転させる圧縮機の場合、ベーンの回転を円滑にするためにディフューザ部の内壁面にベーンの可動範囲に対応した逃げ部（クリアランス部）を形成することが必要である。そのクリアランス部はベーンの回転中心から扇状に広がるため、圧縮機の運転中にインペラーから排出された流れが、クリアランス部と干渉して効率を低下させる要因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、インペラーから排出された流れとディフューザ部の内壁面に形成されたクリアランス部との干渉を低減することにより効率の低下を抑制できる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】
【０００６】
本発明の遠心圧縮機は、複数の翼が周方向に設けられたインペラーと、前記インペラーを回転自在に支持するハウジングと、前記ハウジングに形成された渦巻き状のスクロールと、前記インペラーの出口側から前記スクロールに通じる通路空間として設けられたディフューザ部と、周方向に所定間隔で並べられ、かつ前記インペラーの回転中心に近い側の第１位置から前記回転中心に遠い側の第２位置までの間で移動可能な状態で前記ディフューザ部に設けられた複数のディフューザベーンと、前記複数のディフューザベーンのそれぞれの可動範囲に対応するようにして前記ディフューザ部の内壁面に形成され、前記複数のディフューザベーンから離れる方向に凹んだクリアランス部と、前記複数のディフューザベーンのそれぞれを前記第１位置から前記第２位置までの範囲内で移動させる駆動機構と、を備えることにより、上述した課題を解決する請求項１。
【０００７】
この遠心圧縮機によれば、隣り合うディフューザベーンの間隔はディフューザベーンがインペラーの回転中心に近い側の第１位置に位置した場合に狭く、回転中心に遠い側の第２位置に位置した場合に広くなる。そのため、流量が少ないほどディフューザベーンを第１位置に近づけることによりベーンの間隔が狭まることになり効率を高めることができる。このようなディフューザベーンは、その可動範囲が第１位置と第２位置とを結ぶ移動経路に設定される。そのため、本発明の遠心圧縮機は、ディフューザベーン内に回転中心を設定して回転させる態様のようにクリアランス部が扇状に広がることがない。これにより、インペラーから排出された流れとクリアランス部とが正対する領域が小さくなり、その流れとクリアランス部との干渉を低減できる。その結果、ディフューザベーンを横切る方向に流体が漏れることを抑えることができるため効率の低下を抑制できる。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記第１位置から前記第２位置までの範囲内で前記複数のディフューザベーンの角度を一定に保持しつつ移動させてもよい（請求項２）。この場合にはクリアランス部がディフューザベーンの厚さよりも若干大きな幅に収まるので、クリアランス部をより小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明の遠心圧縮機の一態様においては、前記第１位置から前記第２位置までの範囲内で前記複数のディフューザベーンの角度を変化させながら移動させてもよい（請求項３）。この場合には、クリアランス部の増加を抑えつつディフューザベーンの移動と同時に角度を変えることができるため、ディフューザベーンの多様な配置が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、ディフューザベーンの可動範囲が第１位置と第２位置とを結ぶ移動経路に設定されるため、ディフューザベーン内に回転中心を設定して回転させる態様のようにクリアランス部が扇状に広がることがない。これにより、インペラーから排出された流れとクリアランス部とが正対する領域が小さくなり、その流れとクリアランス部との干渉を低減できる。その結果、ディフューザベーンを横切る方向に流れが漏れることを抑えることができるため効率の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一形態に係る遠心圧縮機が組み込まれた過給機の要部を示している。図２は図１の矢印IIの方向から見た状態を模式的に示した説明図、図３は図１の矢印IIIの方向から見た状態を模式的に示した説明図である。過給機１は不図示の内燃機関を過給するために用いることができる。過給機１は不図示のタービンを有し、そのタービンによって遠心圧縮機２を駆動するように構成されている。この遠心圧縮機（以下、単に圧縮機という。）２は複数の翼３が周方向に設けられたインペラー４と、そのインペラー４を回転自在に支持するハウジング５と、ハウジング５に形成されたスクロール６と、インペラー４の出口４ａ側からスクロール６に通じる通路空間として設けられたディフューザ部７と、ディフューザ部７内を移動可能な状態で設けられた複数のディフューザベーン８と、ディフューザベーン８を移動させるための駆動機構９とを備えている。
【００１２】
インペラー４は軸線Ａｘ方向に延びる回転軸１０の一端部に固定されていて、その回転軸１０と一体回転できるように構成されている。回転軸１０の他端部にはタービン用のインペラー（不図示）が固定されていてそのインペラーも回転軸１０と一体回転できる。回転軸１０は不図示の軸受を介してハウジング５に回転自在に支持されている。スクロール６は渦巻き状の通路空間としてハウジング５に形成されている。
【００１３】
ディフューザ部７はリング状の通路空間として構成されていて、互いに対向する状態でハウジング５に固定された一対のリング状のディフューザプレート１２を含んでいる。ディフューザプレート１２の表面、即ちディフューザ部７の内壁面には各ディフューザベーン８の可動範囲に対応するクリアランス部１３が形成されている。クリアランス部１３は各ディフューザベーン８から離れる方向に凹んでいる。各ディフューザベーン８は一対のディフューザプレート１２に挟まれた状態で周方向に等間隔で並べられており、インペラー４の回転中心に近い側の図２に実線で示した第１位置から回転中心に遠い側の破線で示した第２位置までの間で移動可能な状態でディフューザ部７に設けられている。
【００１４】
図１及び図３に示すように、駆動機構９は、各ディフューザベーン８の一方の側部に固定されたスライダ１５と、ディフューザプレート１２に形成されてスライダ１５を受け入れて往復動自在に案内する矩形状の案内路１６と、スライダ１５に対して回転自在に一端がリンク結合されたリンクアーム１７と、リンクアーム１７の他端が回転自在にリンク結合され、軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されたリング状の可動プレート１９と、アクチュエータ２１と可動プレート１９とをリンク結合することにより、アクチュエータ２１の直線運動を可動プレート１９の回転運動に変換して伝達する伝達機構２０とを備えている。なお、駆動機構９のスライダ１５、案内路１６及びリンクアーム１７の組はディフューザベーン８の数に対応して複数組設けられているが、図１及び図３においては図示の便宜上一組のみ示した。
【００１５】
駆動機構９がこのように構成されているため、図２に示すように各ディフューザベーン８を実線の第１位置から破線の第２位置までの範囲内で角度を一定に保持しつつ移動させることができる。即ち、図３から明らかなように、アクチュエータ２１が駆動すると、伝達機構２０によって可動プレート１９は軸線Ａｘの回りに回転する。この可動プレート１９の回転がリンクアーム１７を介してスライダ１５に伝達されることにより、スライダ１５は案内路１６に沿って移動する。これにより、各ディフューザベーン８はその角度を保持しながら一斉に移動することができる。なお、アクチュエータ２１は無段階に位置を保持できるものでもよいし、ディフューザベーン８の第１位置と第２位置とに対応した２つの位置に保持できるものでもよい。アクチュエータ２１として無段階に位置を保持できるものを使用した場合には、各ディフューザベーン８を第１位置から第２位置までの間の任意の位置で保持することが可能になる。
【００１６】
図２から明らかなように、隣り合うディフューザベーン８の間隔は各ディフューザベーン８が第１位置に位置した場合に狭く、第２位置に位置した場合に広くなる。そのため、流量が少ないほどディフューザベーン８が第１位置に近づくようにアクチュエータ２１を操作することにより、流量が少ないほどディフューザベーン８の間隔が狭まることになり効率を高めることができる。また、過給機２によれば、ディフューザベーン８内に回転中心を設定して回転させる図２の想像線の形態のようにクリアランス部１３が扇状に広がることがない。そのため、インペラー４から排出された流れＦとクリアランス部１３とが正対する領域が小さくなり、その流れＦとクリアランス部１３との干渉を低減できる。その結果、ディフューザベーン８を横切る方向に流体が漏れることを抑えることができるため効率の低下を抑制できる。
【００１７】
本発明は、以上の形態に限定されることなく本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上記の形態では、第１位置から第２位置までの範囲内でディフューザベーン８が移動する際にその角度が保持されているが、角度を保持することは一例にすぎない。
【００１８】
図４〜図６は上記形態の変形例を示しており、図４は図１に、図５は図２に、図６は図３にそれぞれ対応する。これらの図に示す変形例では、図４及び図６に示すように、ディフューザベーン８の一方の側部に案内路１６に収まる円筒形状のスライダ３０が固定されており、かつこのスライダ３０とリンクアーム１７とが一体回転できるようにリンクアーム１７の一端がスライダ３０に固定されている。リンクアーム１７の他端は上述した形態と同様に回転自在に可動プレート１９にリンク結合されている。
【００１９】
この変形例によれば、アクチュエータ２１の駆動により可動プレート１９が回転すると、リンクアーム１７の変位に伴って、スライダ３０が回転しつつ案内路１６に沿って移動する。これにより、ディフューザベーン８はスライダ３０と一体回転しつつ案内路１６に沿って移動することになる。従って、図６に示すように、各ディフューザベーン８は第１位置から第２位置の範囲内でその角度を変化させながら移動することができる。なお、各ディフューザベーン８の移動に伴う回転量はリンクアーム１７の腕の長さを適宜調整することにより変更可能である。図６に示すように、この変形例のクリアランス部３１はディフューザベーン８の可動範囲に対応するため図２とは異なり湾曲した形状になる。しかし、上述した形態と同様に、インペラー４から排出された流れＦがこのクリアランス部３１に正対する領域は想像線に示す場合と比べて小さいため、その流れＦとクリアランス部３１との干渉を低減できる。これにより、クリアランス部３１の増加を抑えつつディフューザベーン８の移動と同時に角度を変えることができるため、ディフューザベーン８の多様な配置が可能となる。
【００２０】
なお、以上の説明では本発明に係る圧縮機を過給機に組み込んだ形態を説明したが、過給機に組み込まずとも圧縮機単独で実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一形態に係る遠心圧縮機が組み込まれた過給機の要部を示した図。
【図２】図１の矢印IIの方向から見た状態を模式的に示した説明図。
【図３】図１の矢印IIIの方向から見た状態を模式的に示した説明図。
【図４】図１〜図３の形態の変形例を示した図１に対応する図。
【図５】図１〜図３の形態の変形例を示した図２に対応する図。
【図６】図１〜図３の形態の変形例を示した図３に対応する図。
【符号の説明】
【００２２】
２  圧縮機
３  翼
４  インペラー
６  スクロール
５  ハウジング
７  ディフューザ部
８  ディフューザベーン
９  駆動機構
１３  クリアランス部
３１  クリアランス部
Ａｘ  軸線
【図１】
2009150308.tif 000003
【図２】
2009150308.tif 000004
【図３】
2009150308.tif 000005
【図４】
2009150308.tif 000006
【図５】
2009150308.tif 000007
【図６】
2009150308.tif 000008