(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラの吐出側とスクロールとの間を連通するディフューザ部の対向するディフューザ壁の少なくとも一方から出し入れ可能な案内羽根を設けた遠心圧縮機であって、
前記一方のディフューザ壁に形成した円環状の孔内に出し入れ可能なディフューザプレートを設けるともともに、このディフューザプレートに前記案内羽根の基端側面を設ける一方、この案内羽根の先端側面に突出時に他方のディフューザ壁の一部を構成するとともに、没入時に前記円環状の孔を塞いで前記一方のディフューザ壁を構成する円環状のクラウンプレートを設けたことを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記クラウンプレートを、ディフューザ部入口側が尖り出口側に向かって厚くなる傾斜断面形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記案内羽根の出し入れを、前記ディフューザプレートの背部に形成した流体室と、この流体室内に設けられ前記ディフューザプレートと連動するダイヤフラムと、前記流体室内に給排される圧力流体とでなる流体駆動機構で行うことを特徴とする請求項１または２記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記一方のディフューザ壁をハブ側ディフューザ壁として前記ディフューザプレートを出し入れ可能に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記案内羽根を、低回転低流量側でディフューザ部に突出させ、高回転大流量側で没入させるよう構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は遠心圧縮機に関し、車両用過給機の圧縮機などとして可動式ディフューザによる空気漏れを防止して効率向上を図るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠心圧縮機では、インペラとスクロールとの間にディフューザ部を設け、インペラから吐出される流体の運動エンネルギを圧力エネルギに変換することが行われており、さらなる効率向上のためディフューザ部の流体の流れを制御する案内羽根を設けることが行われている。
【０００３】
一方、車両用過給機として用いられる遠心圧縮機では、低回転域から高回転域まで広い領域での性能向上を図る必要があり、案内羽根の角度を可変とするものや案内羽根を出し入れするようにしたものがあるが、比較的小型の遠心圧縮機としては、比較的構造が簡単な後者が種々提案されている。
【０００４】
例えば静止羽根の内周側に弦長が大なる羽根と小なる羽根とで構成される羽根装置を配置し、圧縮機の運転流量に応じて大なる羽根または小なる羽根をディフューザ流路内に突出させるようにしたものや、ディフューザ部に突出・引き込み可能に設けられた案内羽根、案内羽根をディフューザ部に突出または引き込ませるアクチュエータ、およびエンジンの作動状態に応答してアクチュエータを作動させるコントローラを備え、高速高流量のときに案内羽根をディフューザ部に突出させ、低速低流量のときにディフューザ部から引き込ませるように制御するものなどがある。
【０００５】
そして、具体的な構造としては、例えば特開２０００−２０５１８６号公報の遠心圧縮機を図４に示すように、この遠心圧縮機１は、対向するディフューザ壁２，３のうち一方のディフューザ壁２のから出没自在な可動羽根４を設け、この可動羽根４を流れの流量に応じてディフューザ壁２内に格納された位置から他方のディフューザ壁３に当接する位置まで移動機構５を介して制御するようにしており、可動羽根４を完全格納すれば羽根なしディフューザ、可動羽根４を最大突出させれば羽根付きディフューザとすることができ、可動羽根４を軸方向にのみ移動させることで移動機構５を簡単としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これまでの案内羽根をディフューザ部に出し入れする遠心圧縮機では、ディフューザ壁に案内羽根の断面形状に対応する孔を形成し、この孔を介して案内羽根を出し入れするようにしており、孔と案内羽根との間に摺動に必要な隙間が生じ、この隙間からの空気の漏れによって遠心圧縮機の効率が著しく低下するという問題がある。
【０００７】
また、このような案内羽根の断面形状に対応する孔を案内羽根の枚数だけ形成しなければならず、加工が大変であるという問題もある。
【０００８】
この発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたもので、案内羽根の出し入れにともなう空気漏れを防止することができ、圧縮機の効率向上を図ることができる遠心圧縮機を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の遠心圧縮機は、インペラの吐出側とスクロールとの間を連通するディフューザ部の対向するディフューザ壁の少なくとも一方から出し入れ可能な案内羽根を設けた遠心圧縮機であって、前記一方のディフューザ壁に形成した円環状の孔内に出し入れ可能なディフューザプレートを設けるともともに、このディフューザプレートに前記案内羽根の基端側面を設ける一方、この案内羽根の先端側面に突出時に他方のディフューザ壁の一部を構成するとともに、没入時に前記円環状の孔を塞いで前記一方のディフューザ壁を構成する円環状のクラウンプレートを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
この遠心圧縮機によれば、ディフューザ壁の少なくとも一方から出し入れ可能な案内羽根を設けた遠心圧縮機で、前記一方のディフューザ壁に形成した円環状の孔内に出し入れ可能なディフューザプレートを設けるともともに、このディフューザプレートに前記案内羽根の基端側面を設ける一方、この案内羽根の先端側面に突出時に他方のディフューザ壁の一部を構成するとともに、没入時に前記円環状の孔を塞いで前記一方のディフューザ壁を構成する円環状のクラウンプレートを設けるようにしており、案内羽根を円環状のディフューザプレートと円環状のクラウンプレートの間に設けてディフューザ壁に形成した円環状の孔内でディフューザプレートを動かすことで案内羽根を出し入れし、シール面の形状を単純な円環状にするとともに、ディフューザプレートとクラウンプレートで円環状の隙間を塞いで空気漏れを防止するようにしている。
【００１１】
また、この発明の請求項２記載の遠心圧縮機は、請求項１記載の構成に加え、前記クラウンプレートを、ディフューザ部入口側が尖り出口側に向かって厚くなる傾斜断面形状に形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この遠心圧縮機によれば、前記クラウンプレートを、ディフューザ部入口側が尖り出口側に向かって厚くなる傾斜断面形状に形成するようにしており、案内羽根を出し入れしたいずれの状態でもクラウンプレートによる段差がディフューザ部に生じないようにして流体の流れを円滑にするようにしている。
【００１３】
さらに、この発明の請求項３記載の遠心圧縮機は、請求項１または２記載の構成に加え、前記案内羽根の出し入れを、前記ディフューザプレートの背部に形成した流体室と、この流体室内に設けられ前記ディフューザプレートと連動するダイヤフラムと、前記流体室内に給排される圧力流体とでなる流体駆動機構で行うことを特徴とするものである。
【００１４】
この遠心圧縮機によれば、前記案内羽根の出し入れを、前記ディフューザプレートの背部に形成した流体室と、この流体室内に設けられ前記ディフューザプレートと連動するダイヤフラムと、前記流体室内に給排される圧力流体とでなる流体駆動機構で行うようにしており、ダイヤフラムを介して案内羽根の周囲を均等に力を加えて出し入れすることで信頼性を高め、しかも流体圧シリンダなどを用いる場合に比べ機構のコンパクト化を図るようにしている。
【００１５】
また、この発明の請求項４記載の遠心圧縮機は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記一方のディフューザ壁をハブ側ディフューザ壁として前記ディフューザプレートを出し入れ可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
この遠心圧縮機によれば、前記一方のディフューザ壁をハブ側ディフューザ壁として前記ディフューザプレートを出し入れ可能に設けるようにしており、シュラウド側とする場合に比べスクロール等との干渉を防止するようにし、コンパクト化を図るようにしている。
【００１７】
さらに、この発明の請求項５記載の遠心圧縮機は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加え、前記案内羽根を、低回転低流量側でディフューザ部に突出させ、高回転大流量側で没入させるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
この遠心圧縮機によれば、前記案内羽根を、低回転低流量側でディフューザ部に突出させ、高回転大流量側で没入させるよう構成しており、低回転低流量側でも高回転大流量側でも効率良く運転できるようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１および図２はこの発明の遠心圧縮機の一実施の形態にかかり、図１はディフューザ部の部分拡大断面図で、（ａ）は案内羽根を突出させた状態を、（ｂ）は案内羽根を没入させた状態をそれぞれ示す、図２はクラウンプレートおよび案内羽根部分の一部分を切り欠いた正面図および上半分の案内羽根を突出させた状態とし下半分の案内羽根を没入させた状態とした縦断面図である。
【００２０】
この遠心圧縮機は、例えば車両用過給機に適用され、エンジンの吸気を加圧供給する。
【００２１】
この遠心圧縮機１０では、ハウジング１１内に回転可能にインペラ１２が設置され、図示しないタービンで駆動されるタービン軸に取り付けられて回転駆動されるようになっている。そして、ハウジング１１内のインペラ１２の外側を覆ってスクロール１３が設けられ、インペラ１２の吐出側と、スクロール１３との間にディフューザ部１４が形成される。このディフューザ部１４は一対のディフューザ壁１５，１６で流路幅が定められた環状の流路であり、一方のディフューザ壁１５がスクロール１３の端部を塞ぐ外周カバープレート１７および内周カバープレート１８の壁面で構成され、他方のディフューザ壁１６がハウジング１１の壁面で構成されている。なお、ハウジング１１とスクロール１３を一体としても良い。
【００２２】
この遠心圧縮機１０では、ハブ側のディフューザ壁１５からディフューザ部１４に出し入れ可能な案内羽根１９が設けられる。
【００２３】
この案内羽根１９は、一方のディフューザ壁１５を構成する外周カバープレート１７の内周面と内周カバープレート１８の外周面との間に形成される円環状の孔２０を介して出し入れ可能とされた円環状のディフューザプレート２１に設けられ、例えば円周等間隔に複数枚、例えば１３〜１７枚の案内羽根１９がディフューザプレート２１と一体に形成されて各案内羽根１９の基端側面が取り付けられた状態とされたり、別体に形成した案内羽根１９とディフューザプレート２１とが各案内羽根１９の基端側面を介してディフューザプレート２１に取り付けられている。
【００２４】
そして、このディフューザプレート２１の外周には、段差部２１ａが形成され、円環状の孔２０外周内側には、段差部２０ａが形成され、案内羽根１９をディフューザ部１４に突出させたときに互いを当接させて突出位置を規制するとともに、空気の漏れを防止する。
【００２５】
このようなディフューザプレート２１に取り付けた案内羽根１９をディフューザ部１４から引き込んだ没入状態とすると、環状の孔２０部分に各案内羽根１９の間に対応した空間が形成されることになることから、各案内羽根１９の先端側面に円環状のクラウンプレート２２が一体もしくは別体に設けてある。
【００２６】
このクラウンプレート２２は、案内羽根１９が出し入れされる円環状の孔２０をディフューザ部１４側から塞ぐことができる大きさ（内外径）とされるとともに、断面形状がディフューザ部１４の入口側が尖り、出口側に行くにしたがって厚くなる傾斜断面に形成されており、クラウンプレート２２の案内羽根１９側の側面はインペラ１２の中心軸と垂直な平面とされ、案内羽根１９と反対の側面が傾斜面としてある。
【００２７】
このクラウンプレート２２の断面形状に対応して一方のディフューザ壁１５となる内周カバープレート１８にクラウンプレート２２の尖った部分の側面が入る凹部１８ａが形成されて案内羽根１９を引き込んで没入状態としたときにディフューザ部１４の一方のディフューザ壁１５を形成するウラウンプレート２２と内周カバープレート１８とが滑らかに連続するようにしてある。
【００２８】
また、クラウンプレート２２の断面形状に対応して案内羽根１９を突き出して突出状態としたときに当接するハウジング１１がクラウンプレート２２と逆の傾斜断面に形成してあり、ハウジング１１にもクラウンプレート２２の尖った部分の側面が入る凹部１１ａが形成してある。
【００２９】
したがって、案内羽根１９をディフューザ部１４に突出させた状態では、クラウンプレート２２の案内羽根１９側の側面がハウジング１１の側面とともに他方のディフューザ壁１６を構成し、案内羽根１９をディフューザ部１４から引き込んだ状態では、クラウンプレート２２の案内羽根１９と反対側の側面が内外周カバープレート１７，１８とともに一方のディフューザ壁１５を構成することになる。
【００３０】
これにより、案内羽根１９をディフューザ部１４から引き込んだ状態では、クラウンプレート２２よって円環状の孔２０が塞がれ、空気の漏れを防止することができ、遠心圧縮機１０の効率向上となる。
【００３１】
このような案内羽根１９を出し入れするための駆動機構として、例えば図示例の流体圧駆動機構３０が設けられる。この流体圧駆動機構３０では、円環状の孔２０の後方に円環状の空間で構成される流体室３１が設けられてシールプレート３２で密閉されるようになっており、この流体室３１を仕切るようにダイヤフラム３３が取り付けられて２つに気密室を形成するようになっている。このダイヤフラム３３にはリテーナ３４を介してスプリング３５が介装され、ダイヤフラム３３をディフューザ部１４に突き出すように付勢することで、ディフューザプレート２１と常時当接するようになっている。
【００３２】
また、この流体圧駆動機構３０では、流体室３１のダイヤフラム３３の後方に形成される気密室に図示しない圧力流体供給装置として負圧源が接続され、制御弁を介して負圧を供給・排出することでダイヤフラム３３を往復駆動して案内羽根１９を出し入れできるようになっている。
【００３３】
このような流体圧駆動機構３０によれば、案内羽根１９を出し入れするための円環状の孔２０がダイヤフラム３３によって完全に気密状態にでき、ディフューザプレート２１の段差部２１ａやクラウンプレート２２によって円環状の孔を塞ぐことと合わせてディフューザ部１４からの空気の漏れを完全に防止することができる。
【００３４】
また、ダイヤフラム３３によってディフューザプレート２１の背面を円周上均等に力を加えることができ、案内羽根１９を円滑に出し入れすることができるとともに、円周複数箇所に流体圧シリンダを設けて構成する場合に比べ、シールプレート３２からの突出量を小さくすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００３５】
なお、流体圧駆動機構３０に限らず、案内羽根を出し入れできる他の流体圧シリンダなどによる流体圧駆動機構やリンクやカムなど機械的に駆動する機構を設けるようにしても良い。
【００３６】
このように構成した遠心圧縮機１０では、低回転低流量時に、流体圧駆動機構３０のダイヤフラム３３をスプリング３５によって前方に付勢してディフューザ部１４に案内羽根１９が位置するように突出させる。
【００３７】
すると、インペラ１２から吐出されてディフューザ部１４に入る空気が、図１（ａ）に示すように、ディフューザプレート２１および内外周カバー１７，１８によって形成される一方のディフューザ壁１５と、クラウンプレート２２およびハウジング１１によって形成される他方のディフューザ壁１６との間の案内羽根１９に沿って流れ、図３中に太線で示すように、同一流量で高い圧力比を得ることができ、遠心圧縮機１０の効率向上を図ることができる。
【００３８】
また、この案内羽根１９を突出させてディフューザ部１４に位置させた状態では、円環状の孔２０内にディフューザプレート２１が嵌まった状態となるとともに、ディフューザプレート２１の段差部２１ａが孔２０の段差部２０ａと接することで空気の漏れが防止され、さらに流体室３１のダイヤフラム３３で気密状態となるので、完全に空気の漏れが防止される。
【００３９】
そして、クラウンプレート２２をハウジング１１に当接させた状態では、クラウンプレート２２のディフューザ部１４の入口側が尖らせてあり、しかもハウジング１１の凹部１１ａに入り込むようにしてあるので、インペラ１２から吐出される空気を円滑に流すことができる。
【００４０】
さらに、この遠心圧縮機１０では、高回転高流量時に、流体圧駆動機構３０のダイヤフラム３３をスプリング３５に抗して負圧によって後方に引き戻してディフューザ部１４から案内羽根１９を引き込んだ没入状態にする。
【００４１】
すると、インペラ１２から吐出されてディフューザ部１４に入る空気が、図１（ｂ）に示すように、クラウンプレート２２および内外周カバー１７，１８によって形成される一方のディフューザ壁１５と、ハウジング１１によって形成される他方のディフューザ壁１６との間の案内羽根１９のないディフューザ部１４を流れ、図３中に細線で示すように、同一流量で高い圧力比を得ることができ、遠心圧縮機１０の効率向上を図ることができる。
【００４２】
また、この案内羽根１９を没入させてディフューザ部１４から引き込んだ状態では、円環状の孔２０がクラウンプレート２２で塞がれた状態となるので空気の漏れが防止され、さらに流体室３１のダイヤフラム３３で気密状態となるので、完全に空気の漏れが防止される。
【００４３】
さらに、このクラウンプレート２２で円環状の孔２０を塞いだ状態では、クラウンプレート２２のディフューザ部１４の入口側が尖らせてあり、しかも内周カバープレート１８の凹部１８ａに入り込むようにしてあるので、インペラ１２から吐出される空気を円滑に流すことができる。
【００４４】
したがって、このような遠心圧縮機１０では、図３に示す性能曲線において、案内羽根１９をディフューザ部１４に突出させた状態と没入させた状態とで、同一の回転数における同一の流量に対して同一の圧力比となる交点を境に案内羽根１９を出し入れするようにすれば、低回転域から高回転域まで広範囲に常に効率の良い状態で運転することができる。
【００４５】
また、この遠心圧縮機１０では、案内羽根１９を出し入れする孔を案内羽根１９の断面形状に対応するものをその枚数だけ形成すること無く、円環状としているので、加工が容易であり、しかも隙間の精度を高くすることが簡単にできるとともに、空気の漏れに対するシールも簡単にすることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、案内羽根をハブ側のディフューザ壁に設けるようにしたが、スペース的に問題がなければシュラウド側のディフューザ壁に設けるようにしても良い。
【００４７】
また、上記実施の形態では、車両用過給機に適用するの遠心圧縮機を例に説明したが、他の広回転域で運転する場合の遠心圧縮機として同様に適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したようにこの発明の請求項１記載の遠心圧縮機によれば、ディフューザ壁の少なくとも一方から出し入れ可能な案内羽根を設けた遠心圧縮機で、前記一方のディフューザ壁に形成した円環状の孔内に出し入れ可能なディフューザプレートを設けるともともに、このディフューザプレートに前記案内羽根の基端側面を設ける一方、この案内羽根の先端側面に突出時に他方のディフューザ壁の一部を構成するとともに、没入時に前記円環状の孔を塞いで前記一方のディフューザ壁を構成する円環状のクラウンプレートを設けるようにしたので、案内羽根を円環状のディフューザプレートと円環状のクラウンプレートの間に設けてディフューザ壁に形成した円環状の孔内でディフューザプレートを動かすことで案内羽根を出し入れすることができ、シール面の形状を単純な円環状にするとともに、ディフューザプレートとクラウンプレートで円環状の隙間を塞いで空気漏れを防止することができる。
【００４９】
これにより、案内羽根の出し入れに必要な孔の加工が容易となり、空気漏れを防止して遠心圧縮機の効率向上を図ることができる。
【００５０】
また、この発明の請求項２記載の遠心圧縮機によれば、前記クラウンプレートを、ディフューザ部入口側が尖り出口側に向かって厚くなる傾斜断面形状に形成するようにしたので、案内羽根を出し入れしたいずれの状態でもクラウンプレートによる段差がディフューザ部に生じないようにして流体の流れを円滑にすることができ、効率良く運転することができる。
【００５１】
さらに、この発明の請求項３記載の遠心圧縮機によれば、前記案内羽根の出し入れを、前記ディフューザプレートの背部に形成した流体室と、この流体室内に設けられ前記ディフューザプレートと連動するダイヤフラムと、前記流体室内に給排される圧力流体とでなる流体駆動機構で行うようにしたので、ダイヤフラムを介して案内羽根の周囲を均等に力を加えて出し入れすることで信頼性を高め、しかも流体圧シリンダなどを用いる場合に比べ機構のコンパクト化を図ることができるとともに、ダイヤフラムによって空気の漏れを完全に防止することができる。
【００５２】
また、この発明の請求項４記載の遠心圧縮機によれば、前記一方のディフューザ壁をハブ側ディフューザ壁として前記ディフューザプレートを出し入れ可能に設けるようにしたので、シュラウド側とする場合に比べスクロール等との干渉を防止することができ、コンパクト化を図ることができる。
【００５３】
さらに、この発明の請求項５記載の遠心圧縮機によれば、前記案内羽根を、低回転低流量側でディフューザ部に突出させ、高回転大流量側で没入させるよう構成したので、低回転低流量側でも高回転大流量側でも効率良く運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の遠心圧縮機の一実施の形態にかかるディフューザ部の部分拡大断面図で、（ａ）は案内羽根を突出させた状態を、（ｂ）は案内羽根を没入させた状態をそれぞれ示している。
【図２】この発明の遠心圧縮機の一実施の形態にかかる案内羽根部分およびクラウンプレートの一部分を切り欠いた正面図および上半分の案内羽根を突出させた状態とし下半分の案内羽根を没入させた状態とした縦断面図である。
【図３】この発明の遠心圧縮機の一実施の形態にかかる案内羽根を突出させた状態と案内羽根を没入させた状態との性能特性図である。
【図４】従来の遠心圧縮機にかかるディフューザ部の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  遠心圧縮機
１１  ハウジング
１１ａ  凹部
１２  インペラ
１３  スクロール
１４  ディフューザ部
１５  ディフューザ壁
１６  ディフューザ壁
１７  外周カバープレート
１８  内周カバープレート
１９  案内羽根
２０  円環状の孔
２０ａ  段差部
２１  ディフューザプレート
２１ａ  段差部
２２  クラウンプレート
３０  流体圧駆動機構
３１  流体室
３２  シールプレート
３３  ダイヤフラム
３４  リテーナ
３５  スプリング
【図１】
0003818142.tif 000002
【図２】
0003818142.tif 000003
【図３】
0003818142.tif 000004
【図４】
0003818142.tif 000005