JP6865604B2 - 遠心圧縮機および排気タービン過給機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心圧縮機および排気タービン過給機に関する。

例えば、発電用、舶用エンジン向けターボチャージャの遠心圧縮機は、近年のエンジン出力増大に伴い、高圧力比の領域にて幅広い作動レンジが要求される。作動レンジ拡大のデバイスのひとつとして、循環流路を設けるケーシングトリートメントが知られている（例えば、特許文献１参照）。循環流路は、流量が少ない作動状態で、空気を再循環させることでインペラの失速を抑制し、作動レンジを拡大することが可能である。このような形状の改良により作動レンジ拡大効果が改善される。特許文献１には、非軸対称のケーシングトリートメントとして、再循環路の抽気溝（吸引リング溝）の幅を周方向で変化させた構成が示されている。

特許第５４３０６８４号公報

一般的なケーシングトリートメントは、周方向に軸対称な形状で循環流路を設ける構成が多い。しかし、ケーシングのスクロール通路はインペラの回転軸に対して非軸対称に構成されているため、設計範囲を外れる小流量時では、スクロール通路の非軸対称性によって流動にひずみが生じ、スクロール舌部付近での逆圧力勾配が増大するが、周方向に軸対称な循環流路を設けたケーシングトリートメントでは、上記のような圧力勾配のひずみは考慮されない。従来のケーシングトリートメント適用時には、インペラの圧力比が増大し失速が抑制される反面、インペラ出口における半径方向動圧が減少することとなるため、上記のように逆圧力勾配が急峻となる舌部付近では局所的な失速や逆流を生じやすく、結果として作動レンジの拡大効果が得られないリスクが課題として存在する。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、スクロール通路の舌部付近での局所的な失速や逆流を抑えることのできる遠心圧縮機および排気タービン過給機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る遠心圧縮機は、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて放射状に複数のブレードを有するインペラと、前記回転軸の延在する軸方向に沿って設けられて空気取込口から前記インペラに至る給気通路、前記インペラの外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路、前記圧縮通路の外周に連通する渦巻き形状のスクロール通路、および前記スクロール通路の一部から接線方向で分岐する排気通路を有し前記回転軸および前記インペラを収容するハウジングと、前記ハウジングにおいて前記給気通路の外側で円環形状に形成された空間であって前記インペラ側で前記給気通路に開口する環状の抽気溝と前記空気取込口側で前記給気通路に開口する環状の再循環溝とを有した再循環通路と、前記再循環通路の内部の空間を円環方向で仕切るように軸方向に沿って延在して設けられた複数のストラットと、を備え、前記スクロール通路から前記排気通路が分岐する舌部の前記回転軸を中心とした角度位置において、前記ストラットで仕切られた空間の断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成されている。

また、本発明の一態様に係る遠心圧縮機では、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された空間における径方向の幅が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって縮小して形成されていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る遠心圧縮機では、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された空間における前記抽気溝の溝幅の一部が狭く形成されていることが好ましい。

また、本発明の一態様に係る遠心圧縮機では、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された空間における前記抽気溝の溝幅の一部を開閉するシャッタと、前記排気通路の圧力に基づいて圧力上昇時に前記シャッタを閉作動させる一方で圧力下降時に前記シャッタを開作動させる作動機構と、を備えることが好ましい。

本発明の一態様に係る排気タービン過給機は、上述したいずれか１つに記載の遠心圧縮機を有する。

一般的なケーシングトリートメントでは、インペラで加圧された圧縮空気の一部が抽気溝から再循環通路に抽気されて再循環溝から給気通路に戻されて再循環する。このため吸入される空気流量が少ない小流量時に作動流量を再循環によってを増大し失速を抑制するとともに、インペラの圧力比を上昇させることで、コンプレッサの作動レンジを拡大することができる。上記の効果に加え本発明の遠心圧縮機によれば、スクロール通路から排気通路が分岐する舌部の回転軸を中心とした角度位置において、ストラットで仕切られた再循環通路の空間の断面積が抽気溝から再循環溝に向かって減少して形成されている。このため、再循環通路で再循環された空気が舌部の角度位置に集められて大流量となり、インペラにより圧縮されてスクロール通路に排出された空気は、舌部の位置では流量が増大することによって動圧が増大する。この結果、スクロール通路の舌部付近での局所的な失速や逆流を抑えることができる。しかも、本発明によれば、再循環して排出される空気流量の周方向分布を、抽気流量ではなく再循環通路の面積分布で変更していることから、インペラにおいて抽気される流量は周方向で一様とすることができ、ある特定の周方向位置で抽気流量が極端に増大し、当該位置でのインペラ出口での半径方向動圧が過小となることを抑制できる。その結果、本発明の排気タービン過給機によれば、遠心圧縮機において、インペラの失速限界を拡大しつつ、スクロール通路の舌部付近での局所的な失速や逆流を抑えることができ、一般的なケーシングトリートメントよりも作動レンジを拡大することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の全体構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の遠心圧縮機の断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の軸方向断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の周方向断面展開図である。 図５は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の流量分布を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。 図８は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。 図９は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。

以下に、本発明に係る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。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の全体構成図である。図２は、本実施形態に係る遠心圧縮機が適用される排気タービン過給機の遠心圧縮機の断面図である。図３は、本実施形態に係る遠心圧縮機の軸方向断面図である。図４は、本実施形態に係る遠心圧縮機の周方向断面展開図である。図５は、本発明の実施形態に係る遠心圧縮機の流量分布を示す図である。

図１に示す排気タービン過給機１１は、主に、タービン１２と、コンプレッサ（遠心圧縮機）１３と、回転軸１４と、により構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。

ハウジング１５は、内部が中空に形成され、タービン１２の構成を収容する第一空間部Ｓ１をなすタービンハウジング１５Ａと、コンプレッサ１３の構成を収容する第二空間部Ｓ２をなすコンプレッサハウジング１５Ｂと、回転軸１４を収容する第三空間部Ｓ３をなすベアリングハウジング１５Ｃと、を有する。ベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１とコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２との間に位置している。

回転軸１４は、タービン１２側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受２１により回転自在に支持され、コンプレッサ１３側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受２２により回転自在に支持され、かつスラスト軸受２３により回転軸１４が延在する軸方向への移動を規制されている。回転軸１４の回転の中心線Ｃを図中に一点鎖線にて示している。また、回転軸１４は、軸方向における一端部にタービン１２のタービンホイール２４が固定されている。タービンホイール２４は、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼２５が周方向（中心線Ｃを中心とした回転軸１４の廻り方向）に間隔をおいて設けられている。タービンホイール２４は、ハウジング１５におけるタービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１に収容されている。さらに、回転軸１４は、軸方向における他端部に、コンプレッサ１３のインペラ３１が固定されている。インペラ３１は、回転軸１４の中心線Ｃを中心として放射状に複数のブレード３２が周方向に間隔をおいて設けられている。インペラ３１は、ハウジング１５におけるコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２に収容されている。

また、タービンハウジング１５Ａは、タービンホイール２４に対して排気ガスを取り込む排気ガス取込口２６と、排気ガスを吐出する排気ガス吐出口２７とが設けられている。そして、タービンハウジング１５Ａは、排気ガス取込口２６とタービンホイール２４との間にタービンノズル２８が設けられており、このタービンノズル２８により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービンホイール２４のタービン翼２５に導かれることで、タービン１２を駆動回転することができる。

また、コンプレッサハウジング１５Ｂは、インペラ３１に対して圧縮用気体を取り込む空気取込口３３と、圧縮空気を吐出する圧縮空気吐出口３４とが設けられている。そして、コンプレッサハウジング１５Ｂは、インペラ３１と圧縮空気吐出口３４との間にディフューザ３５が設けられている。インペラ３１により圧縮された空気は、ディフューザ３５を通って排出される。

コンプレッサハウジング１５Ｂにおいて、空気取込口３３は、回転軸１４の延在する軸方向に沿って設けられた給気通路１５Ｂａの端部に形成されている。給気通路１５Ｂａは、空気取込口３３からインペラ３１に至り設けられている。また、コンプレッサハウジング１５Ｂにおいて、給気通路１５Ｂａに連通しつつインペラ３１の外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路１５Ｂｂが設けられている。また、コンプレッサハウジング１５Ｂにおいて、図１および図２に示すように、インペラ３１における圧縮空気の出口側であって圧縮通路１５Ｂｂの外周に連通してディフューザ３５の外側に渦巻き形状に形成されたスクロール通路１５Ｂｃが設けられている。また、コンプレッサハウジング１５Ｂにおいて、スクロール通路１５Ｂｃの一部から接線方向に分岐する排気通路１５Ｂｄが設けられている。排気通路１５Ｂｄの開口端に圧縮空気吐出口３４が形成されている。スクロール通路１５Ｂｃは、内径が最も小さい巻き始めから周方向に内径が漸次拡大して形成され周方向に１周して最も拡大された巻き終わりに接続されている。この内形が最も拡大された巻き終わりに排気通路１５Ｂｄが分岐して設けられている。このスクロール通路１５Ｂｃにおいて排気通路１５Ｂｄが分岐した部分は、上述したように巻き始めと巻き終わりとが接続される部分であり、通路の内向きに突出する舌部１５Ｂｅが形成されている。そして、このような構成のコンプレッサ１３では、空気取込口３３から給気通路１５Ｂａに取り込まれた空気は、インペラ３１により圧縮されて圧縮通路１５Ｂｂからディフューザ３５にて径方向（中心軸Ｃに直交する方向）外側に拡散されてスクロール通路１５Ｂｃを旋回して排気通路１５Ｂｄの圧縮空気吐出口３４から吐出される。

また、コンプレッサハウジング１５Ｂにおいて、図１〜図３に示すように、給気通路１５Ｂａに再循環通路１５Ｂｆが形成されている。再循環通路１５Ｂｆは、給気通路１５Ｂａの外側で円環形状に形成された空間である。再循環通路１５Ｂｆは、給気通路１５Ｂａの内壁面と、給気通路１５Ｂａの内壁面に沿って設けられた円環形状の通路壁３６との間に設けられた空間であって、軸方向においてインペラ３１における給気の入口側で給気通路１５Ｂａに開口する環状の抽気溝３６ａと、空気取込口３３側で給気通路１５Ｂａに開口する環状の再循環溝３６ｂとを有して給気通路１５Ｂａの外側でインペラ３１側と空気取込口３３側とに通じて形成されている。そして、給気通路１５Ｂａの内壁面と通路壁３６との間に空間を確保して再循環通路１５Ｂｆを形成するため、給気通路１５Ｂａの内壁面と通路壁３６との間で軸方向に延在し再循環通路１５Ｂｆの空間を仕切るストラット３６ｃが周方向に複数設けられている。

このように構成された、排気タービン過給機１１は、エンジン（図示せず）から排出された排ガスによりタービン１２が駆動し、タービン１２の回転が回転軸１４に伝達されてコンプレッサ１３が駆動し、このコンプレッサ１３が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。具体的に、エンジンからの排気ガスは、排気ガスの入口通路２６を通り、タービンノズル２８により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、複数のタービン翼２５が固定されたタービンホイール２４によりタービン１２が駆動回転する。そして、複数のタービン翼２５を駆動した排気ガスは、出口通路２７から外部に排出される。一方、タービン１２により回転軸１４が回転すると、回転軸１４で一体のコンプレッサ１３のインペラ３１が回転し、空気取込口３３から給気通路１５Ｂａを通って空気が吸入される。吸入された空気は、インペラ３１で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ３５およびスクロール通路１５Ｂｃを通り、圧縮空気吐出口３４からエンジンに供給される。また、コンプレッサ１３において、インペラ３１で加圧された圧縮空気の一部は、抽気溝３６ａから再循環通路１５Ｂｆに抽気されて再循環溝３６ｂから給気通路１５Ｂａに戻されて再循環する。このように再循環通路１５Ｂｆにて空気を再循環させることで、例えば、エンジンの低回転時において吸入される空気流量が少ない小流量時にインペラ３１の圧力比を増大させてコンプレッサ１３の作動レンジを拡大する。

上述したコンプレッサ（遠心圧縮機）１３において、再循環通路１５Ｂｆは、図２に示すように、ストラット３６ｃが周方向に１２０ｄｅｇごとに３つ設けられている。そして、ストラット３６ｃは、図４に示すように、スクロール通路１５Ｂｃに形成された舌部１５Ｂｅの回転軸１４（中心線Ｃ）を中心とした角度位置（図４において３０ｄｅｇの位置）と、当該舌部１５Ｂｅの角度位置から１２０ｄｅｇごとに設けられている。そして、少なくとも１つのストラット３６ｃは、舌部１５Ｂｅの角度位置において、当該ストラット３６ｃで仕切られた再循環通路１５Ｂｆの空間の断面積が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって減少して形成されるように配置されている。具体的には、図４に示すように、舌部１５Ｂｅの角度位置にあるストラット３６ｃに周方向で隣接する１５０ｄｅｇの角度位置にあるストラット３６ｃにおいて、再循環溝３６ｂ側を舌部１５Ｂｅの角度位置（３０ｄｅｇの位置）に向けて傾けて配置されている。

また、図には明示しないが、１５０ｄｅｇの角度位置にあるストラット３６ｃにおいて、再循環溝３６ｂ側を舌部１５Ｂｅの角度位置（３０ｄｅｇの位置）に向くように湾曲して形成されていてもよい。また、図には明示しないが、１５０ｄｅｇの角度位置にあるストラット３６ｃにおいて、舌部１５Ｂｅの角度位置側の側面のみが再循環溝３６ｂ側を舌部１５Ｂｅの角度位置に向けて傾けたり湾曲したりして形成されていてもよい。また、図には明示しないが、ストラット３６ｃの軸方向の途中から再循環溝３６ｂ向けて傾けたり湾曲したりして形成されていてもよい。また、図には明示しないが、舌部１５Ｂｅの角度位置にあるストラット３６ｃに周方向で隣接する−９０ｄｅｇの角度位置にあるストラット３６ｃにおいて、１５０ｄｅｇの角度位置にあるストラット３６ｃと同様に再循環溝３６ｂ側を舌部１５Ｂｅの角度位置に向けて配置や形成されていてもよい。また、図には明示しないが、舌部１５Ｂｅの角度位置にあるストラット３６ｃに周方向で隣接する１５０ｄｅｇの角度位置および−９０ｄｅｇの角度位置にある各ストラット３６ｃにおいて、再循環溝３６ｂ側を舌部１５Ｂｅの角度位置に向けて配置や形成されていてもよい。また、舌部１５Ｂｅの角度位置にストラット３６ｃが一致して設けられていなくてもよく、この場合は舌部１５Ｂｅの角度位置に最も近い角度位置にあるストラット３６ｃにおいて、再循環溝３６ｂ側を舌部１５Ｂｅの角度位置に向けて配置や形成されていてもよい。

ところで、コンプレッサ１３において、スクロール通路１５Ｂｃは、上述したように、内径が最も小さい巻き始めから周方向に内径が漸次拡大して形成され周方向に１周して最も拡大された巻き終わりに接続され、回転軸１４に対して非軸対称に構成されている。このため、小流量時では、ディフューザ３５の出口の空気の流動にひずみが生じ、舌部１５Ｂｅ付近における静圧が増大する圧力分布が形成される。そのため、ディフューザ３５の出口から舌部１５Ｂｅにかけての逆圧力勾配が増大することとなるため、ケーシングトリートメントによってインペラ３１の出口圧力が増大すると、インペラ３１の出口での動圧が減少することととなり、逆圧力勾配の急峻な舌部１５Ｂｅ付近で局所的な失速や逆流を生じてしまう。従来のケーシングトリートメントのように再循環通路が回転軸に対して軸対称に構成されている場合、インペラ出口での動圧は周方向に一様に減少するため、舌部付近での半径方向動圧を局所的に増大させ、逆流を抑制することは困難である。

この点、本実施形態のコンプレッサ１３によれば、スクロール通路１５Ｂｃから排気通路１５Ｂｄが分岐する舌部１５Ｂｅの回転軸１４を中心とした角度位置において、ストラット３６ｃで仕切られた再循環通路１５Ｂｆの空間の断面積が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって減少して形成されている。このため、図５（ａ）に示す再循環の流量ｍの分布のように、再循環通路１５Ｂｆで再循環された空気が舌部１５Ｂｅの角度位置に集められて大流量となる。そして、図５（ｂ）に示すインペラ３１出口の流量ｍの分布のように、インペラ３１により圧縮されてディフューザ３５を通ってスクロール通路１５Ｂｃに排出された空気は、舌部１５Ｂｅの位置では流量が増大することによって動圧が増大する。この結果、スクロール通路１５Ｂｃの舌部１５Ｂｅ付近での局所的な失速や逆流を抑えることができる。しかも、本実施形態のコンプレッサ１３によれば、再循環通路１５Ｂｆで再循環して排出される空気の流量を変えていることから、図５（ｃ）に示す抽気溝３６ａの流量ｍの分布のように、インペラ３１における給気の入口側であって再循環通路１５Ｂｆに抽気する流量は周方向で一様とすることができ、抽気によるインペラ３１の圧力比の上昇を周方向で一様にでき、ある特定の位置で極端に圧力比が増大し半径方向動圧が減少した結果逆流が発生することを抑制できる。

図６は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。図７は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。図８は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の周方向断面展開図である。図９は、本実施形態に係る遠心圧縮機の他の例の軸方向断面図である。

本実施形態のコンプレッサ１３の他の例として、図６に示すように、舌部１５Ｂｅの回転軸１４を中心とした角度位置（図４の３０ｄｅｇの位置）で、断面積が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって減少して形成された空間において径方向の幅が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって縮小して形成されていることが好ましい。

図６に示す形態では、再循環通路１５Ｂｆの径方向外側の周壁（ハウジング１５のコンプレッサハウジング１５Ｂの内壁面）が径方向で狭くなるように再循環溝３６ｂの位置に傾斜面３６ｄが形成されている。図には明示しないが、傾斜面３６ｄは、再循環通路１５Ｂｆの通路壁３６側に設けられていてもよい。また、図には明示しないが、傾斜面３６ｄは、抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂの全体に亘って設けられていてもよい。

このような構成によれば、ストラット３６ｃで仕切られた空間の径方向の幅が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって縮小して形成されていることで、スクロール通路１５Ｂｃから排気通路１５Ｂｄが分岐する舌部１５Ｂｅの回転軸１４を中心とした角度位置において、ストラット３６ｃで仕切られた再循環通路１５Ｂｆの空間の断面積が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって減少して形成されている。このため、再循環流の排出側で流速を増加させ、再循環の流量分布を舌部１５Ｂｅの角度位置で増大させることができるため、上述した効果を顕著に得ることができる。

さらに、本実施形態のコンプレッサ１３の他の例として、図７に示すように、舌部１５Ｂｅの回転軸１４を中心とした角度位置（図６の３０ｄｅｇの位置）で、断面積が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって減少して形成された空間において抽気溝３６ａの溝幅の一部が狭く形成されていることが好ましい。

図７に示す形態では、抽気溝３６ａの溝幅の一部が狭くなるように抽気溝３６ａのインペラ３１側の溝縁に突起３６ｅが形成されている。図には明示しないが、突起３６ｅは、抽気溝３６ａの空気取込口３３側の溝縁に形成されていてもよい。また、図には明示しないが、突起３６ｅは、複数設けられていてもよい。

排気通路１５Ｂｄの圧力が上昇してサージ領域となるような状況においては、再循環流の抽気流量が増加しインペラ３１の仕事量が増大するため減速が強くなる傾向となる。この点、本実施形態のように、ストラット３６ｃで仕切られた空間の抽気溝３６ａの溝幅の一部が狭く形成されていると、排気通路１５Ｂｄの圧力が上昇してサージ領域となるような状況において、再循環流の抽気流量を抑えることができるため、インペラ３１の仕事量の増大を抑制して減速を弱めることができる。従って、再循環流の抽気流量とインペラ３１への再循環流量の周方向分布をそれぞれ個別に制御することができる。

さらに、本実施形態のコンプレッサ１３の他の例として、図８および図９に示すように、舌部１５Ｂｅの回転軸１４を中心とした角度位置（図８の３０ｄｅｇの位置）で、断面積が抽気溝３６ａから再循環溝３６ｂに向かって減少して形成された空間において抽気溝３６ａの溝幅の一部を開閉するシャッタ３６ｆと、排気通路１５Ｂｄの圧力に基づいて圧力上昇時にシャッタ３６ｆを閉作動させる一方で圧力下降時にシャッタ３６ｆを開作動させる作動機構３７と、を備えることが好ましい。

作動機構３７は、ディフューザ３５の圧力で作動する空性アクチュエータが適用される。具体的に、作動機構３７は、シャッタ３６ｆを開閉作動させる作動部材３７ａと、当該作動部材３７ａを駆動する空気圧シリンダ３７ｂと、圧縮通路１５Ｂｂと空気圧シリンダ３７ｂとを連通する連通管３７ｃと、を有している。この作動機構３７は、排気通路１５Ｂｄの圧力が上昇した場合に当該圧力により空気圧シリンダ３７ｂが作動部材３７ａを駆動してシャッタ３６ｆを閉作動させる。一方、作動機構３７は、排気通路１５Ｂｄの圧力が下降した場合に空気圧シリンダ３７ｂの作動部材３７ａの駆動を行わずシャッタ３６ｆを開作動させる。

上述したように、排気通路１５Ｂｄの圧力が上昇してサージ領域となるような状況においては、再循環流の抽気流量が増加しインペラ３１の仕事量が増大するため減速が強くなる傾向となる。この点、本実施形態では、排気通路１５Ｂｄの圧力上昇時にシャッタ３６ｆを閉作動させることで、再循環流の抽気流量を抑えることができるため、インペラ３１の仕事量の増大を抑制して減速を弱めることができる。一方、小流量時である排気通路１５Ｂｄの圧力下降時にシャッタ３６ｆを開作動させることで、図５（ｃ）に示す抽気溝３６ａの流量分布のように、再循環通路１５Ｂｆに抽気する流量は周方向で一様とすることができ、抽気によるインペラ３１の仕事量を周方向で一様にすることができる。従って、再循環流の抽気流量とインペラ３１への再循環流量の周方向分布をそれぞれ個別に制御すると共に、排気通路１５Ｂｄの圧力に応じて再循環流の抽気流量を制御することができる。

また、上述したコンプレッサ１３を有する排気タービン過給機１１によれば、コンプレッサ１３において、作動レンジを拡大しつつ、スクロール通路１５Ｂｃの舌部１５Ｂｅ付近での局所的な失速や逆流を抑えることができ、エンジンへの給気効率が向上するため、過給機の高効率化を図ることができる。

なお、本実施形態は、遠心圧縮機として排気タービン過給機１１のコンプレッサ１３に適用される構成について説明したが、この限りではない。回転軸にインペラが取り付けられてハウジング内で圧縮する遠心圧縮機に好適に用いることができる。

１１ 排気タービン過給機
１３ コンプレッサ（遠心圧縮機）
１４ 回転軸
１５ ハウジング
１５Ｂ コンプレッサハウジング
１５Ｂａ 給気通路
１５Ｂｂ 圧縮通路
１５Ｂｃ スクロール通路
１５Ｂｄ 排気通路
１５Ｂｆ 再循環通路
１５Ｂｅ 舌部
３１ インペラ
３２ ブレード
３３ 空気取込口
３４ 圧縮空気吐出口
３５ ディフューザ
３６ 通路壁
３６ａ 抽気溝
３６ｂ 再循環溝
３６ｃ ストラット
３６ｄ 傾斜面
３６ｅ 突起
３６ｆ シャッタ
３７ 作動機構
３７ａ 作動部材
３７ｂ 空気圧シリンダ
３７ｃ 連通管

Claims (4)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられて放射状に複数のブレードを有するインペラと、
   前記回転軸の延在する軸方向に沿って設けられて空気取込口から前記インペラに至る給気通路、前記インペラの外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路、前記圧縮通路の外周に連通する渦巻き形状のスクロール通路、および前記スクロール通路の一部から接線方向で分岐する排気通路を有し前記回転軸および前記インペラを収容するハウジングと、
   前記ハウジングにおいて前記給気通路の内壁面に沿って円環形状に形成され前記インペラ側で前記給気通路に開口する抽気溝と前記空気取込口側で前記給気通路に開口する再循環溝とを有して再循環通路を形成する通路壁と、
   前記再循環通路の内部の空間を円環方向で仕切るように前記給気通路の内壁面と前記通路壁との間で軸方向に沿って延在して設けられた複数のストラットと、
   を備え、
   前記スクロール通路から前記排気通路が分岐する舌部の前記回転軸を中心とした角度位置において、前記ストラットで仕切られた空間の断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成され、
   前記給気通路の内壁面と前記通路壁との間の径方向の幅が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって狭くなるように、前記通路壁または前記通路壁に対向する前記給気通路の内壁面に形成された傾斜面により、断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成されている遠心圧縮機。
2. 回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられて放射状に複数のブレードを有するインペラと、
   前記回転軸の延在する軸方向に沿って設けられて空気取込口から前記インペラに至る給気通路、前記インペラの外周部に沿って円環形状に形成された圧縮通路、前記圧縮通路の外周に連通する渦巻き形状のスクロール通路、および前記スクロール通路の一部から接線方向で分岐する排気通路を有し前記回転軸および前記インペラを収容するハウジングと、
   前記ハウジングにおいて前記給気通路の内壁面に沿って円環形状に形成され前記インペラ側で前記給気通路に開口する抽気溝と前記空気取込口側で前記給気通路に開口する再循環溝とを有して再循環通路を形成する通路壁と、
   前記再循環通路の内部の空間を円環方向で仕切るように前記給気通路の内壁面と前記通路壁との間で軸方向に沿って延在して設けられた複数のストラットと、
   を備え、
   前記スクロール通路から前記排気通路が分岐する舌部の前記回転軸を中心とした角度位置において、前記ストラットで仕切られた空間の断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成され、
   断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された部分において、前記抽気溝の溝縁に形成された突起により、前記抽気溝の溝幅の一部が狭く形成されている遠心圧縮機。
3. 断面積が前記抽気溝から前記再循環溝に向かって減少して形成された部分において前記抽気溝の溝幅の一部を開閉するシャッタと、
   前記排気通路の圧力に基づいて圧力上昇時に前記シャッタを閉作動させる一方で圧力下降時に前記シャッタを開作動させる作動機構と、
   を備える請求項１に記載の遠心圧縮機。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の遠心圧縮機を有する排気タービン過給機。

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