(57)【要約】  圧縮されるべき流体を貫流させるための複数のインペラ通路（２３）を有する圧縮機インペラ（２０）であって、インペラ通路は、それぞれ１つの流体流入端部（２３ａ）と流体流出端部（２３ｂ）とを備え、それぞれのインペラ通路は、流体流入端部に第１横断面（ＡＥ）を備え、流体流出端部に第２横断面（ＡＡ）を備え、第１横断面に対する第２横断面の大きさの比率（ＧＶ）は０，７よりも小さい。
2012529585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮されるべき流体を貫流させるための複数のインペラ通路（２３）を有している、遠心圧縮機（１）のための圧縮機インペラ（２０）であって、
前記インペラ通路（２３）それぞれが、１つの流体流入端部（２３ａ）と流体流出端部（２３ｂ）とを備えており、且つ、前記インペラ通路（２３）それぞれが、前記流体流入端部（２３ａ）に第１横断面（ＡＥ）を備えていると共に、前記流体流出端部（２３ｂ）に第２横断面（ＡＡ）を備えている、前記圧縮機インペラ（２０）において、
前記第１横断面（ＡＥ）に対する前記第２横断面（ＡＡ）の大きさの比率（ＧＶ）が、０．７より小さいことを特徴とする圧縮機インペラ（２０）。
【請求項２】
前記第１横断面（ＡＥ）に対する前記第２横断面（ＡＡ）の大きさの前記比率（ＧＶ）が、０．６５より小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機インペラ（２０）。
【請求項３】
前記第１横断面（ＡＥ）に対する前記第２横断面（ＡＡ）の大きさの前記比率（ＧＶ）が、０．６より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機インペラ（２０）。
【請求項４】
前記圧縮機インペラ（２０）が、
外周（２１ａ）を有しているインペラハブ（２１）と、
前記インペラハブ（２１）の前記外周（２１ａ）に沿って分散配置された状態で前記インペラハブ（２１）に設けられている複数のインペラブレード（２２）であって、前記インペラブレード（２２）それぞれが、２つのブレード側面（２２ａ、２２ｂ）と、前記ブレード側面（２２ａ、２２ｂ）同士の間に設けられた径方向外縁部（２２ｃ）とを備えている、複数の前記インペラブレード（２２）と、
を備えており、
前記インペラブレード（２２）の前記外縁部（２２ｃ）が共働することによって、前記インペラブレード（２２）の外周を形成しており、
前記インペラ通路（２３）それぞれが、隣り合うインペラブレード（２２，２２）の間に形成されており、前記インペラ通路（２３）それぞれが、前記インペラハブ（２１）の前記外周（２１ａ）と、隣り合う前記インペラブレード（２２，２２）の互いに向かい合っている前記ブレード側面（２２ａ、２２ｂ）と、前記インペラブレード（２２）の外周とによって形成されており、
前記インペラ通路（２３）それぞれの前記流体流入端部（２３ａ）が、径方向内側に設けられており、前記インペラ通路（２３）それぞれの前記流体流出端部（２３ｂ）が、径方向外側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機インペラ（２０）。
【請求項５】
前記インペラ通路（２３）それぞれが、前記流体流入端部（２３ａ）の下流において前記インペラ通路（２３）を２つの部分通路（２３ｃ、２３ｄ）に分割している１つの分離壁を、前記流体流入端部（２３ａ）と前記流体流出端部（２３ｂ）との間に備えており、
前記分離壁が、前記流体流入端部（２３ａ）に対して所定の間隔を有する分離箇所（Ｔ）から前記流体流出端部（２３ｂ）に至るまで前記インペラ通路（２３）に沿って延在しており、その結果として、前記インペラ通路（２３）には、唯一の流体入口と、前記圧縮機インペラ（２０）の周方向において互いに対して並立している２つの流体出口とが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機インペラ（２０）。
【請求項６】
前記流体流出端部（２３ｂ）の前記インペラ通路（２３）それぞれの２つの前記部分通路（２３ｃ、２３ｄ）が、それぞれ１つの流出横断面（ＡＡ１，ＡＡ２）を備えており、
２つの前記部分通路（２３ｃ、２３ｄ）それぞれの前記流出横断面（ＡＡ１，ＡＡ２）それぞれの大きさの合計が、前記第２横断面（ＡＡ）の大きさと同じであることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機インペラ（２０）。
【請求項７】
前記分離壁が、それぞれの補助ブレード（２４）によって形成されており、
前記補助ブレード（２４）が、前記補助ブレード（２４）の径方向の延伸において前記インペラブレード（２２）に対応しており、かつ流体流入端部側では、所定の間隔に相当する寸法だけ、前記インペラブレード（２２）よりも短く形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の圧縮機インペラ（２０）。
【請求項８】
ターボチャージャーのための遠心圧縮機（１）であって、
前記遠心圧縮機（１）において圧縮されるべき流体の主流（Ｈ）を受容するための流体給入口（１１）とフィードバック通路（１２）とを有している圧縮機ハウジング（１０）と、
前記主流（Ｈ）の流れ方向において前記流体給入口（１１）の下流に設けられていると共に、前記圧縮機ハウジング（１０）に回転可能に軸受けされている請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮機インペラ（２０）と、
を備えている前記遠心圧縮機（１）において、
前記フィードバック通路（１２）が、前記流体給入口（１１）に位置する前記圧縮機ハウジング（１０）の第１内周部（１３）から、前記圧縮機インペラ（２０）を径方向において囲んでいる前記圧縮機ハウジング（１０）の第２内周部（１４）に至るまで延在しており、これにより圧縮されるべき流体の副流（Ｎ）が、前記フィードバック通路（１２）に沿って流れることを特徴とする遠心圧縮機（１）。
【請求項９】
前記フィードバック通路（１２）には、前記副流（Ｎ）の流れ方向及び／又は流量に影響を与えるために、ガイドブレード（１７）が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の遠心圧縮機（１）。
【請求項１０】
前記フィードバック通路（１２）が、前記流体給入口（１１）に位置する第１端部（１２ａ）と、前記インペラ通路（２３）の前記流体流入端部（２３ａ）の近傍に位置する第２端部（１２ｂ）とを備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載の遠心圧縮機（１）。
【請求項１１】
排ガスタービンと、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の遠心圧縮機（１）とを有していることを特徴とする内燃機関の排ガスターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、圧縮機インペラ特に遠心圧縮機のための圧縮機インペラと、そのような圧縮機インペラを装備された遠心圧縮機と、そのような遠心圧縮機を装備された、内燃機関の排ガスターボチャージャーとに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、４６ページから５７ページにおいて、従来のターボ圧縮機を扱っている。この原稿の４７ページには、圧縮されるべき流体を貫流させるための複数のインペラ通路を有する、圧縮機インペラが記述されており、インペラ通路はそれぞれ１つの流体流入端部と流体流出端部とを備え、それぞれのインペラ通路は、流体流入端部に第１横断面を備え、かつ流体流出端部に第２横断面を備える。
【０００３】
遠心圧縮機におけるエネルギー変換プロセスは、例えば大気の外気のような、移送媒体もしくは圧縮されるべき流体に旋回運動を加える、圧縮機インペラの回転する翼列によって起きる。旋回運動をかけられて流れる流体の性能はその際、一方では、固体として回転する翼列の円周速度に比例した関係にあり、かつ他方では、固体の速度の同心状の回転成分に比例した関係にあり、当該成分は、固体の回転速度に対して、ひいては圧縮機インペラの回転数に対して比例する。
【０００４】
遠心圧縮機によって搬送される流量は、流体の音速と比較して低いとみなされ得る流速では、同様に、回転する翼列の回転数に比例した関係にある。しかしながら、圧縮機インペラの回転数が上がるとともに、流体の圧縮率は、流量について、第一に翼列内部の流れ断面に依存する極限値が現れるという結果になる。それに応じて、従来の遠心圧縮機では、容積比エネルギーとして特徴付けられる圧力は、流量に依存して、明らかに過度な関係にある。
【０００５】
図１は、流量もしくは体積流量Ｖに関する総圧力比率Πtotを表して、従来の遠心圧縮機の典型的な作業領域を示している。なお、本明細書中に記載の“体積流量”を示す記号Ｖは、図１、図４、及び図５に表わすグラフにおける横軸に示す記号（“Ｖ”の直上に“・”（ドット）を付記したもの）の代替として、以下において用いることに留意すべきである。
【０００６】
内燃機関のための排ガスターボチャージャーで遠心圧縮機を使用する場合には、遠心圧縮機は、図１に示されているように、（図１の線ＢＣに従った）内燃機関の特性曲線に従うが、しかしながら全負荷領域にわたって、遠心圧縮機のポンプ限界ＰＧに対する最小間隔が保証されるべきである。他方で、遠心圧縮機の流量は、その遮断限界もしくは吸収限界もしくは閉塞限界ＳＧによって制限されている。回転する翼列もしくは圧縮機インペラの一定の回転数の線は、図１において、ｎkonstで記されている。
【０００７】
最高の効率もしくは最適な効率を示す線ＷＧoptとの概観において、圧縮圧力比率もしくは総圧力比率Πtotが流量Ｖに過度に依存すれば、従来の遠心圧縮機では、内燃機関の特性曲線ＢＣとの目標の対立に至ることが示されている。
【０００８】
遠心圧縮機の安定した駆動に配慮して維持されるべき、ポンプ限界ＰＧからの間隔は特に高い負荷の下では、内燃機関で達成可能な給気圧も、作用点における熱力学上の効率も、遠心圧縮機の最適な設計値と比較して、明らかな損失を発現させるという結果になる。
【０００９】
それゆえ、圧縮機インペラの外部断面もしくは外周での、材料技術的に制限された、当該圧縮機インペラの固体回転速度を考慮して、従来の設計は、単段ターボ過給をおよそ５，５バールに制限している。
【００１０】
およそ５，５バールの値を超える圧力比率を有する、例えばディーゼル機関のような内燃機関の単段過給では、通常の遠心圧縮機は、その最高水準を明らかに下回る効率で作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許第３３２２２９５号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｄｒ．ロベルト・ピーチュ教授の講義原稿「原動機と作動機械」（シュマルカルデン単科大学、機械工学専攻、２００７年８月版）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、明らかに改善された効率で、５，５バールを超える給気圧もしくは圧縮機の排出口側の圧力が達成可能な、遠心圧縮機のための圧縮機インペラを提供することである。さらに本発明の課題は、そのような圧縮機インペラを装備された遠心圧縮機、およびそのような遠心圧縮機を装備された、内燃機関の排ガスターボチャージャーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題は、請求項１に記載の圧縮機インペラと、請求項８に記載の遠心圧縮機もしくは請求項１１に記載の内燃機関の排ガスターボチャージャーによって解決される。本発明のさらなる形態は、それぞれの従属請求項において定義されている。
【００１５】
本発明の第１の態様に従えば、遠心圧縮機のための圧縮機インペラは、圧縮されるべき流体を貫流させるための複数のインペラ通路を備え、当該インペラ通路は、それぞれ１つの流体流入端部と流体流出端部とを有し、それぞれのインペラ通路は、流体流入端部に第１横断面を有し、流体流出端部に第２横断面を有する。本発明に係る圧縮機インペラは、第１横断面に対する第２横断面の大きさの比率が、０，７よりも小さいことで優れている。
【００１６】
本発明に従えば、従来の圧縮機インペラでは、第１横断面に対する第２横断面の大きさの比率がおよそ０，７５となっており、すなわちいずれにせよ０，７よりも大きいことが認められた。
【００１７】
面積比率もしくは大きさの比率が０，７よりも小さい、流体流入端部と流体流出端部の、本発明に係る構成によって、本発明に係る圧縮機インペラを装備された遠心圧縮機の駆動特性が改善されて、そのような遠心圧縮機の最高の効率を特徴付ける、特性マップにおける線は、遠心圧縮機と作用連結されている内燃機関の特性曲線を表す線と、ほぼ一致するか、もしくはほぼ平行して、かつそれに非常に近似して延びる。
【００１８】
それによって、圧縮機の設計と、内燃機関のターボ過給との間の目標の対立が、極めて大幅に解消される。言い換えれば、流量への、給気圧の過度の依存が、あまり顕著でない形であらわになり、その結果、内燃機関の特性曲線に従って、最適な設計に近い状態で遠心圧縮機が作動できる。
【００１９】
本発明に係る解決法は、特に部分負荷領域において減少する流量を備える圧縮機特性マップを、理論上の最大圧力が抑えられるのを甘受した上でもたらし得るが、しかしながら実際に調達可能な給気圧と圧縮機の効率との明らかな上昇が達成される。これは特に、流体流入端部のインペラ通路の横断面に対する、流体流出端部のインペラ通路の横断面の比率の、本発明に係る設計によって達成される。
【００２０】
本発明に係る圧縮機インペラを装備された遠心圧縮機は、特性マップにおいて明白かつより広範な安定した作業領域を有し、このことが、部分負荷条件で減少する流量と共に作用して、遠心圧縮機と、これと作用連結された内燃機関の特性曲線とが、ほとんど可能な限り最良に、互いに合わさるという結果になる。
【００２１】
本発明に係る圧縮機インペラの実施形態に従えば、第１横断面に対する第２横断面の大きさの比率は、０，６５よりも小さい。
【００２２】
本発明に係る圧縮機インペラのそのような形態では、本質的に、駆動点における効率に関して損失無しに、内燃機関の給気圧が６バールまで実現可能である。
【００２３】
本発明に係る圧縮機インペラの実施形態に従えば、第１横断面の大きさは、第２横断面の大きさの少なくとも１，５４倍である。
【００２４】
本発明に係る圧縮機インペラのそのような形態では、本質的に、駆動点における効率に関して損失無しに、内燃機関の給気圧が６バールまで実現可能である。
【００２５】
本発明に係る圧縮機インペラのさらなる実施形態に従えば、第１横断面に対する第２横断面の大きさの比率は、０，６よりも小さい。
【００２６】
本発明に係る圧縮機インペラのそのような形態では、本質的に、駆動点における効率に関して損失無しに、内燃機関の給気圧が７バールまで実現可能である。
【００２７】
本発明に係る圧縮機インペラの実施形態に従えば、第１横断面の大きさは、第２横断面の大きさの少なくとも１，６７倍である。
【００２８】
本発明に係る圧縮機インペラのそのような形態では、本質的に、駆動点における効率に関して損失無しに、内燃機関の給気圧が７バールまで実現可能である。
【００２９】
さらに、本発明に係る圧縮機インペラのさらなる実施形態に従えば、圧縮機インペラはさらに、外周を有するインペラハブと複数のインペラブレードとを備え、当該インペラブレードは、インペラハブの外周に沿って分散されてインペラハブに設けられており、かつそれぞれ２つのブレード側面と、当該ブレード側面の間に設けられた径方向外縁部とを備える。
【００３０】
本発明に係る圧縮機インペラのこの実施形態に従えば、インペラブレードの外縁部は共同して、インペラブレードの外周を定義し、それぞれのインペラ通路が、それぞれ隣り合うインペラブレードの間に形成されている。その際インペラ通路は、インペラハブの外周と、それぞれ隣り合うインペラブレードの互いに向かい合うブレード側面と、インペラブレードの外周とによってそれぞれ画定されている。本発明のこの実施形態に従えば、それぞれのインペラ通路の流体流入端部は、径方向内側に設けられており、それぞれのインペラ通路の流体流出端部は、径方向外側に設けられている。
【００３１】
さらに、本発明に係る圧縮機インペラの実施形態に従えば、インペラ通路は、流体流入端部と流体流出端部との間に、インペラ通路を流体流入端部の下流で２つの部分通路に分割するそれぞれ１つの分離壁を備え、分離壁はインペラ通路に沿って、流体流入端部に対して所定の間隔を有する分離箇所から流体流出端部へと延伸し、その結果インペラ通路は唯一の流体入口と、圧縮機インペラの周方向に互いに並立している２つの流体出口とを備える。
【００３２】
そのような分離壁には、当該分離壁が一方では流体流入端部のそれぞれのインペラ通路の横断面を縮小せず、他方では圧縮機インペラによって行われた機械的作業もしくは運動エネルギーを、圧縮されるべき流体により良好に伝達させるという利点がある。
【００３３】
本発明に係る圧縮機インペラの実施形態に従えば、流体流出端部の各インペラ通路の２つの部分通路は、それぞれ１つの流出横断面を備え、２つの部分通路のそれぞれの流出横断面のそれぞれの大きさの合計は、第２横断面の大きさと同じである。
【００３４】
本発明のこの形態は、圧縮機インペラの最適な設計のための付加的な柔軟性もしくは構成の自由をもたらす。なぜなら、各インペラ通路の２つの部分通路の２つの流出横断面は、必要に応じて同じ大きさであるいはまた異なった大きさで形成され得るからである。
【００３５】
好ましくは、分離壁はそれぞれの補助ブレードによって形成されており、当該補助ブレードはその形状とその径方向の延伸においてインペラブレードに対応しており、かつ流体流入端部側では、所定の間隔に相当する寸法だけ、インペラブレードよりも短く形成されている。
【００３６】
本発明に係る圧縮機インペラのこの形態は、特に有利な方法で、圧縮機インペラによって行われた機械的作業もしくは運動エネルギーを、圧縮されるべき流体に伝達するのを支援する。
【００３７】
本発明の第２の態様に従えば、ターボチャージャーのための遠心圧縮機であって、当該遠心圧縮機は、遠心圧縮機において圧縮されるべき流体の主流を受容するための流体給入口と、フィードバック通路とを有する圧縮機ハウジングと、前述の本発明の実施形態の１つあるいは複数あるいはすべてに従った圧縮機インペラとを備え、圧縮機インペラは、主流の流れ方向で流体給入口の下流に設けられて回転可能に圧縮機ハウジングに軸受けされており、フィードバック通路は、流体給入口にある、圧縮機ハウジングの第１内周部から、圧縮機インペラを径方向に取り囲む、圧縮機ハウジングの第２内周部まで延伸し、その結果フィードバック通路に沿って、圧縮されるべき流体の副流が形成され得る、遠心圧縮機が提供されている。
【００３８】
本発明に係る遠心圧縮機の圧縮機インペラの流体流入端部と流体流出端部の、本発明に係る構成によって、遠心圧縮機の駆動特性が改善されて、遠心圧縮機の最高の効率を特徴付ける、特性マップにおける線は、遠心圧縮機と作用連結されている内燃機関の特性曲線を表す線と、ほぼ一致するか、もしくはほぼ平行して、かつそれに非常に近似して延びる。
【００３９】
それによって、遠心圧縮機の設計と、内燃機関のターボ過給との間の目標の対立が、極めて大幅に解消される。言い換えれば、流量への、給気圧の過度の依存が、あまり顕著でない形であらわになり、その結果、内燃機関の特性曲線に従って、最適な設計に近い状態で遠心圧縮機が作動できる。しかも、本発明に従って提供された解決法によって、場合によっては遠心圧縮機の吹出しフラップをなくすことができる。
【００４０】
本発明に係る解決法は、特に部分負荷領域において減少する流量を備える遠心圧縮機特性マップを、理論上の最大圧力が抑えられるのを甘受した上でもたらし得るが、しかしながら実際に調達可能な給気圧と遠心圧縮機の効率との明らかな上昇が達成される。これは特に、圧縮機インペラの流体流入端部のインペラ通路の横断面に対する、流体流出端部のインペラ通路の横断面の比率の、本発明に係る設計によって達成される。
【００４１】
本発明に係る遠心圧縮機は、特性マップにおいて明白かつより広範な安定した作業領域を有し、このことが、部分負荷条件で減少する流量と共に作用して、遠心圧縮機と、これと作用連結された内燃機関の特性曲線とが、ほとんど可能な限り最良に、互いに合わさるという結果になる。
【００４２】
本発明に係る遠心圧縮機の圧縮機ハウジングが、圧縮機内部での再循環を可能にするフィードバック通路を備えることによって、達成された圧力比率もしくは総圧力比率と、流量もしくは体積流量との間の、ポンプ限界に沿った極めて広範囲な比例が支援される。
【００４３】
言い換えれば、再循環室もしくはフィードバック通路の形態は、ポンプ限界で、インペラブレードの外周から除去された流体の流れ（もしくは、主流の流れ方向とは逆の副流としての流体の流れの還流）を、圧縮機インペラの上流で主流へもしくは主流とフィードバックさせ、再合流させるが、これによって、圧縮機インペラにおける流れ比率の安定化が生じ得ることが保証される。
【００４４】
他方でフィードバック通路は、特に圧縮機の回転数が高い場合に、主流の流れ方向にフィードバック通路を介して流れる、移送媒体もしくは圧縮されるべき流体の二次的な部分もしくは副流が、流量にとって決定的な第１横断面の下流で、流体の主流と再合流するように、設計されてよい。
【００４５】
すなわち、フィードバック通路の算定と配置とによって、安定した圧縮機駆動の支援を、ポンプ限界あるいは遮断限界に集中させることができるが、これら２つの極端な実施形態の間には、任意のバリエーションもしくは段階があり得る。
【００４６】
好ましくは、そのために、本発明に係る遠心圧縮機の実施形態に従って、フィードバック通路には、副流の流れ方向及び／又は流れる量に影響を与えるために、ガイドブレードが設けられている。
【００４７】
好ましくはフィードバック通路は、流体給入口にある第１端部と、インペラ通路の流体流入端部の近傍にある第２端部とを備える。
【００４８】
本発明に係る遠心圧縮機の実施形態に従えば、当該遠心圧縮機は、単段遠心圧縮機として形成されている。
【００４９】
本発明の第３の態様に従えば、排ガスタービンと、前述の本発明の実施形態の１つあるいは複数あるいはすべてに従った遠心圧縮機とを有する、内燃機関の排ガスターボチャージャーが提供される。
【００５０】
そのような排ガスターボチャージャーを装備された、乗り物の燃焼機関（内燃機関）では、特に性能利用がより高くかつ燃料消費がより少ない。
【００５１】
以下に本発明が、好ましい実施形態に基づき、かつ添付の図に関連してより詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】通常の遠心圧縮機の作業領域の特性マップである。
【図２】本発明の実施形態に従った遠心圧縮機の概略図である。
【図３】図２の遠心圧縮機の圧縮機インペラの概略図である。
【図４】図２の遠心圧縮機の作業領域の特性マップである。
【図５】比較目的で、図１の特性マップと図４の特性マップとを重ね合わせて表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下に、添付の図２〜図５に関連して、本発明の実施形態に従った内燃機関（完全には示されていない）の排ガスターボチャージャーが記述される。
【００５４】
本発明に係る排ガスターボチャージャーは、ディーゼル機関として形成された、自動車（図示せず）の内燃機関（図示せず）の排ガスシステムに入口側で接続されている排ガスタービン（図示せず）と、図示しない駆動シャフトを介して排ガスタービンに回転駆動可能に接続されている単段式遠心圧縮機１（図２と図３とに示す）と、を備えている。
【００５５】
遠心圧縮機１は、遠心圧縮機１において圧縮されるべき且つ場合によってはフィルターにかけられた、大気の外気の主流Ｈを受容するための流体給入口１１と、圧縮された外気を排出するための流体排出口（図示せず）であって、内燃機関の空気吸入口と流体接続されている流体排出口と、フィードバック通路１２と、を有している圧縮ハウジング１０を備えている。
【００５６】
さらに、遠心圧縮機１は、主流Ｈを記号で示す線の矢印の先端によって示された、主流Ｈの流れ方向における流体給入口１１の下流に設けられていると共に圧縮機ハウジング１０に回転可能に軸受けされている圧縮機インペラ２０を備えている。
【００５７】
フィードバック通路１２は、流体給入口１１に位置する圧縮機ハウジング１０の第１内周部１３から、圧縮機インペラ２０を径方向に取り囲む圧縮機ハウジング１０の第２内周部１４に至るまで延在しており、その結果として、フィードバック通路１２に沿って圧縮されるべき外気の副流Ｎが、駆動条件に応じて、主流Ｈの流れ方向の反対方向又は同一方向に生じ得る。
【００５８】
フィードバック通路１２は、圧縮機ハウジング１０の内周のリング状の空洞１５と、流体給入口１１に取り付けられたリング要素１６とによって形成されており、その結果として、フィードバック通路１２は、流体給入口１１に位置する第１端部１２ａと、圧縮機インペラ２０のインペラ通路２３それぞれの流体流入端部２３ａの近傍に位置する第２端部１２ｂとを備えている。
【００５９】
フィードバック通路１２には、固定された又は調節可能なガイドブレード１７が設けられており、副流Ｎの流れ方向及び／又は流量に影響が及ぼされる。
【００６０】
その作用に関してフィードバック通路１２に相当するフィードバック通路が、例えば特許文献１に開示されている。
【００６１】
圧縮機インペラ２０は、駆動シャフトに回転不能に固定されていると共に外周２１ａと複数のインペラブレード２２とを有している、インペラハブ２１を備えており、当該インペラブレードは、インペラハブ２１の外周２１ａに沿って周方向に均等に分散配置された状態でインペラハブ２１に設けられており、それぞれ２つの横方向に延在しているブレード側面２２ａ、２２ｂと、両ブレード側面２２ａ、２２ｂの間に延伸する径方向外縁部２２ｃとを有している。
【００６２】
それぞれのインペラブレード２２の径方向外縁部２２ｃが協働することによって、インペラブレード２２の外周（回転体とみなされる）が定義され、それぞれ隣り合うインペラブレード２２、２２の間には、圧縮されるべき外気（流体）を貫流させるためのそれぞれ１つのインペラ通路２３が形成されている。
【００６３】
そのように形成されたインペラ通路２３は、径方向内側に位置する（駆動シャフトの近傍に設けられた）それぞれ１つの流体流入端部２３ａと、径方向外側に位置する（流体流入端部２３ａと比較して、径方向において駆動シャフトから離隔して設けられた）流体流出端部２３ｂとを備えている。インペラブレード２２の外周は、その間にわずかな間隔を有して、径方向外側から、圧縮機ハウジング１０の第２内周部１４とリング要素１６とによって囲まれている。
【００６４】
インペラ通路２３はそれぞれ、インペラハブ２１の外周２１ａと、それぞれ隣り合うインペラブレード２２，２２の互いに向かい合うブレード側面２２ａ、２２ｂと、インペラブレード２２の外周もしくは圧縮機ハウジング１０の第２内周部１４とリング要素１６とによって画定されている。
【００６５】
インペラ通路２３それぞれは、インペラ通路２３それぞれの流体流入端部２３ａとインペラ通路２３それぞれの流体流出端部２３ｂとの間に、補助ブレード２４の形状をした１つの分離壁を備え、当該補助ブレードは、その径方向の延伸においてインペラブレード２２と一致するが、流体流入端部側２３ａでは、所定の間隔だけインペラブレード２２よりも短く形成されている。
【００６６】
言い換えれば、インペラ通路２３それぞれが、その流体流入端部２３ａの下流において２つの部分通路２３ｃ、２３ｄに分割されており、分離壁として機能する補助ブレード２４が、流体流入端部２３ａに対して所定の間隔を有する分離箇所Ｔ（図３のみに図示する）から流体流出端部２３ｂに至るまで、インペラ通路２３に沿って延伸しており、その結果として、インペラ通路２３は、唯一の流体入口と、圧縮機インペラ２０の周方向に互いに並立している２つの流体出口とを備えている。
【００６７】
各インペラ通路２３は、その流体流入端部２３ａにおいて、第１横断面すなわち流入横断面ＡＥを備えている。
【００６８】
各インペラ通路２３の２つの部分通路２３ｃ、２３ｄはそれぞれ、対応するインペラ通路２３の流体流出端部２３ｂにおいて、１つの流出横断面ＡＡ１又は流出横断面ＡＡ２を備えている。この実施形態では、２つの部分通路２３ｃ、２３ｄの２つの同じ大きさの流出横断面ＡＡ１、ＡＡ２は、合計して第２横断面もしくはそれぞれのインペラ通路２３の全流出横断面ＡＡを形成している（ＡＡ＝ＡＡ１+ＡＡ２）。本発明のさらなる実施形態では、２つの流出横断面ＡＡ１，ＡＡ２が異なる大きさである場合がある。
【００６９】
本発明の実施形態では、第１横断面ＡＥに対する第２横断面ＡＡの大きさの比率ＧＶは、ＧＶ＝ＡＡ／ＡＥによって規定され、０．７より小さい。
【００７０】
大きさの比率ＧＶが０．７よりも小さい場合には、駆動点における効率に関して損失することなく、内燃機関の給気圧が５．５バール以上とすることができる。
【００７１】
本発明のさらなる実施形態では、第１横断面ＡＥに対する第２横断面ＡＡの大きさの比率ＧＶは、０．６５より小さい。
【００７２】
大きさの比率ＧＶが０．６５より小さい場合には、駆動点における効率に関して損失することなく、内燃機関の給気圧が６バールまで高めることができる。
【００７３】
本発明のさらにさらなる実施形態では、第１横断面ＡＥに対する第２横断面ＡＡの大きさの比率ＧＶは、０．６より小さい。
【００７４】
大きさの比率ＧＶが０．６よりも小さい場合には、駆動点における効率に関して損失することなく、内燃機関の給気圧が７バールまで高めることができる。
【００７５】
図４は、本発明に係る遠心圧縮機１の作業領域の特性マップを示している。図５は、図１の特性マップと図４の特性マップとを比較するために、図１の特性マップと図４の特性マップとを重ね合わせた図である。
【００７６】
図４と図５とから（図１と関連して）明らかなように、本発明に係る遠心圧縮機１の圧縮機インペラ２０の流体流入端部２３ａと流体流出端部２３ｂとの大きさの比率、すなわち面積比率ＧＶの、特性マップにおける線ＷＧ’optは、本発明に係る構成による遠心圧縮機１の駆動特性の改善に起因して遠心圧縮機１の最高の効率を示しており、遠心圧縮機１と機能的に連結されている内燃機関の特性曲線を表す線ＢＣ’と略一致するか、又は線ＢＣ’に対して略平行に且つ非常に近接した状態で延伸している。
【００７７】
それによって、従来技術から知られている、遠心圧縮機の設計と内燃機関のターボ過給との間の目標の対立が、極めて大幅に解消される。言い換えれば、流量もしくは体積流量Ｖへの、給気圧もしくは総圧力比率Πtotの過度の依存が、あまり顕著でない形で露わになり、その結果、内燃機関の特性曲線ＢＣ’に従って、最適な設計に近い状態で遠心圧縮機１を動作させることができる。
【００７８】
本発明に係る遠心圧縮機１は、特に流量すなわち体積流量Ｖが部分負荷領域において減少している示す特性マップを有しており、この特性マップでは、理論上の最大圧力（線ＷＧopt、ＷＧ’optの最上端）が抑えられているが、実際に調達可能な給気圧と遠心圧縮機１の効率との上昇ΔΠtotが顕著に達成される。
【００７９】
本発明に係る遠心圧縮機１は、特性マップにおいて明白かつより広範な安定した作業領域を有し、このことが、部分負荷条件で減少する流量もしくは体積流量Ｖと共に作用して、遠心圧縮機１と、これと作用連結された内燃機関の特性曲線ＢＣ’とが、ほとんど可能な限り最良に、互いに合わさるという結果になる。
【００８０】
本発明に係る遠心圧縮機１の圧縮機ハウジング１０が、圧縮機内部での再循環を可能にするフィードバック通路１２を備えることによって、達成された圧力比率もしくは総圧力比率Πtotと、流量もしくは体積流量Ｖとの間の、ポンプ限界ＰＧ’に沿った極めて広範囲の比例が支援される。
【００８１】
ガイドブレード１７の構成と、フィードバック通路１２の寸法／配置とは、ポンプ限界ＰＧ’で、インペラブレード２２と補助ブレード２４の外周から除去された流体の流れ（もしくは、主流Ｈの流れ方向とは逆の副流Ｎとしての流体の流れの還流）を、圧縮機インペラ２０の上流で主流Ｈへもしくは主流Ｈとフィードバックさせ、再合流させるが、これによって、圧縮機インペラ２０における流れ比率の安定化が生じ得ることが保証される。
【００８２】
他方でフィードバック通路１２は、ガイドブレード１７の構成と、フィードバック通路１２の寸法／配置とによって、特に圧縮機の回転数が高い場合に、主流Ｈの流れ方向にフィードバック通路１２を介して流れる、圧縮されるべき外気の副流Ｎが、流量もしくは体積流量Ｖにとって決定的な第１横断面ＡＥの下流で、圧縮されるべき外気の主流Ｈと再合流するように、設置されてよい。
【００８３】
すなわち、フィードバック通路１２の構造によって、安定した圧縮機駆動の支援を、ポンプ限界ＰＧ’あるいは遮断限界ＳＧ’に集中させることができるが、これら２つの極端な実施形態の間には、任意のバリエーションもしくは段階があり得る。
【符号の説明】
【００８４】
１  遠心圧縮機
１０  圧縮機ハウジング
１１  流体給入口
１２  フィードバック通路
１２ａ  第１端部
１２ｂ  第２端部
１３  第１内周部
１４  第２内周部
１５  空洞
１６  リング要素
１７  ガイドブレード
２０  圧縮機インペラ
２１  インペラハブ
２１ａ  外周
２２  インペラブレード
２２ａ  ブレード側面
２２ｂ  ブレード側面
２２ｃ  径方向外縁部
２３  インペラ通路
２３ａ  流体流入端部
２３ｂ  流体流出端部
２３ｃ  部分通路
２３ｄ  部分通路
２４  補助ブレード
Ｔ  分離箇所
ＡＥ  第１横断面（流入横断面）
ＡＡ  第２横断面（全流出横断面）
ＡＡ１  流出横断面
ＡＡ２  流出横断面
Ｈ  主流
Ｎ  副流
Πtot  総圧力比率
ΔΠtot  上昇
Ｖ  体積流量
ＰＧ  ポンプ限界
ＳＧ  遮断限界
ＷＧopt  最適な効率
ＢＣ  内燃機関の特性曲線
ｎkonst  一定の回転数
ＰＧ’  ポンプ限界
ＳＧ’  遮断限界
ＷＧ’opt  最適な効率
ＢＣ’  内燃機関の特性曲線
ｎ’konst  一定の回転数
【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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【国際調査報告】
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