JP4779750B2 - Centrifugal compressor with variable diffuser - Google Patents

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Description

本発明は、吸入気体を加圧して圧送する遠心圧縮機に関し、詳しくは、可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a centrifugal compressor that pressurizes and pumps suction gas, and particularly relates to a centrifugal compressor with a variable diffuser including a variable diffuser.

コンプレッサハウジング内で回転するコンプレッサホイールにより吸入した気体をコンプレッサホイールの周囲に形成されたスクロール流路に向けて圧送することで吸入気体を加圧する遠心圧縮機が従来一般に知られている。そして、この種の遠心圧縮機として、圧縮空気の加圧力を可変に調整できる可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機（例えば特許文献１参照）や、圧縮空気を加圧する際の圧力変換効率を向上できるように改良されたディフューザベーンを備える遠心圧縮機（例えば特許文献２参照）が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a centrifugal compressor that pressurizes sucked gas by pumping gas sucked by a compressor wheel rotating in a compressor housing toward a scroll passage formed around the compressor wheel is generally known. And as this kind of centrifugal compressor, the centrifugal compressor with a variable diffuser (for example, refer to patent documents 1) provided with the variable diffuser which can adjust the pressure of compressed air variably, and pressure conversion efficiency at the time of pressurizing compressed air There is known a centrifugal compressor (see, for example, Patent Document 2) provided with a diffuser vane that has been improved so as to be improved.

ここで、特許文献１には、コンプレッサロータ（コンプレッサホイール）の基端部外周とディフューザ列出口空間（スクロール流路）との間の環状の気体流路に、可変ディフューザとしての環状のディフューザ列を構成する一連の翼型ベーン（可動翼）を配置し、各翼型ベーンをそれぞれ回動支軸を介して一斉に傾動操作することで各翼型ベーンの傾動角（翼角）を一斉に変更するようにした構造が開示されている。   Here, in Patent Document 1, an annular diffuser row as a variable diffuser is provided in an annular gas passage between the outer periphery of the proximal end of the compressor rotor (compressor wheel) and the diffuser row outlet space (scroll passage). A series of constituent vane vanes (movable vanes) are arranged, and the tilt angle (blade angle) of each vane vane is changed at the same time by tilting each vane vane via the pivotal support shaft. Such a structure is disclosed.

一方、特許文献２には、圧縮空気の圧力変換効率を向上できるようにディフューザベーンの端面とシールプレートとの気密性を向上させる構造が開示されている。すなわち、ディフューザベーンの端面側にシール用溝を形成し、このシール用溝に凸型断面のシール部材を嵌着すると共に、シール部材の狭幅部分が貫通するカバー部材をディフューザベーンの端面に固定した構造が開示されている。ここで、ディフューザベーンには、渦巻き室（スクロール流路）側のガス圧をシール用溝内に導入するガス導入開口部が形成されており、シール用溝内に導入されたガス圧をシール部材の広幅部分に作用させることでシール部材の狭幅部分をシールプレートに押し付けるようにしている。
特開２００５−１６３６９１号公報（段落番号１３、段落番号１５、図１、図２） 特開平８−３１２５０９号公報（段落番号１６、図１） On the other hand, Patent Document 2 discloses a structure that improves the airtightness between the end face of the diffuser vane and the seal plate so that the pressure conversion efficiency of compressed air can be improved. That is, a sealing groove is formed on the end face side of the diffuser vane, and a sealing member having a convex cross section is fitted into the sealing groove, and a cover member through which the narrow portion of the sealing member passes is fixed to the end face of the diffuser vane. Such a structure is disclosed. Here, the diffuser vane is formed with a gas introduction opening for introducing the gas pressure on the spiral chamber (scroll channel) side into the sealing groove, and the gas pressure introduced into the sealing groove is used as a sealing member. The narrow part of the seal member is pressed against the seal plate by acting on the wide part.
JP 2005-163691 A (paragraph number 13, paragraph number 15, FIG. 1, FIG. 2) JP-A-8-312509 (paragraph number 16, FIG. 1)

ところで、特許文献１に記載された一連の翼型ベーン（可動翼）は、例えば特許文献２に記載されたようなシール構造を備えていないため、前述した環状の気体流路を形成するコンプレッサハウジングのシュラウド壁面との間のサイドクリアランスを詰めることが難しく、サイドクリアランスが大きいと圧縮空気の圧力変換効率が低下する虞がある。   By the way, since a series of airfoil vanes (movable blades) described in Patent Document 1 do not have a seal structure as described in Patent Document 2, for example, a compressor housing that forms the annular gas flow path described above. It is difficult to close the side clearance between the wall and the shroud wall. If the side clearance is large, the pressure conversion efficiency of compressed air may be reduced.

一方、特許文献２に記載されたディフューザベーンは、前述したように構造が複雑であり、しかも、シール部材とディフューザベーンのシール用溝およびカバー部材との間に高い加工精度が要求される。また、シール部材は、ディフューザベーンの長手方向の両端部をシールできないため、吸入ガスの圧力変換効率を向上させる点で大きな効果は期待できない。そして、シール部材、ディフューザベーン、カバー部材の加工精度が低い場合には、かえって圧力変換効率が低下する虞もある。   On the other hand, the diffuser vane described in Patent Document 2 has a complicated structure as described above, and high processing accuracy is required between the seal member, the seal groove of the diffuser vane, and the cover member. Further, since the seal member cannot seal both end portions of the diffuser vane in the longitudinal direction, a great effect cannot be expected in terms of improving the pressure conversion efficiency of the intake gas. And when the processing precision of a sealing member, a diffuser vane, and a cover member is low, there exists a possibility that pressure conversion efficiency may fall on the contrary.

そこで、本発明は、可変ディフューザによる吸入気体の圧力変換効率を確実に向上させることができる可変ディフューザ付き遠心圧縮機を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the centrifugal compressor with a variable diffuser which can improve the pressure conversion efficiency of the inhalation gas by a variable diffuser reliably.

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機は、コンプレッサハウジング内のコンプレッサホイールの基端部外周とその周囲のスクロール流路との間に吸入気体の圧力を可変に上昇させるための可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機であって、可変ディフューザは、コンプレッサハウジングのシュラウド壁面との間に環状の気体流路を形成するベースプレートと、このベースプレート上に環状に配列され、かつ、回動支軸を介して等翼角に一斉に傾動操作可能にベースプレート上に支持された一群の可動翼とを備え、各可動翼は、その圧力面に作用する吸入気体の圧力により弾性変形してシュラウド壁面に接触する構造とされていることを特徴とする。   The centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention includes a variable diffuser for variably increasing the pressure of the suction gas between the outer periphery of the proximal end portion of the compressor wheel in the compressor housing and the scroll passage around the compressor wheel. A centrifugal compressor with a variable diffuser, wherein the variable diffuser includes a base plate that forms an annular gas flow path between the compressor housing and a shroud wall surface of the compressor housing, an annular arrangement on the base plate, and a rotating support shaft. And a group of movable blades supported on a base plate so that they can be tilted simultaneously at equal blade angles, and each movable blade is elastically deformed by the pressure of the suction gas acting on its pressure surface and contacts the shroud wall surface It is characterized by the structure.

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機では、可変ディフューザを構成する各可動翼の圧力面に吸入気体の圧力が作用すると、各可動翼が弾性変形してコンプレッサハウジングのシュラウド壁面に接触し、両者の間のサイドクリアランスが詰められる。その結果、可変ディフューザによる吸入気体の圧力変換効率が確実に向上する。   In the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention, when the pressure of the suction gas acts on the pressure surface of each movable blade constituting the variable diffuser, each movable blade is elastically deformed to contact the shroud wall surface of the compressor housing. The side clearance between is packed. As a result, the pressure conversion efficiency of the intake gas by the variable diffuser is reliably improved.

本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機において、可変ディフューザを構成する各可動翼は、回動支軸に板ばねを介して連結された翼本体を有する構造とすることができる。また、各可動翼は、その圧力面側に湾曲した状態で回動支軸に固定された薄板部材からなる翼本体を有する構造とすることができる。   In the centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention, each movable blade constituting the variable diffuser may have a structure having a blade body connected to a rotating support shaft via a leaf spring. Each movable wing can have a structure having a wing body made of a thin plate member fixed to a rotation support shaft in a curved state on the pressure surface side.

本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機では、可変ディフューザを構成する各可動翼のシュラウド壁面側の従動翼部がベースプレート側の傾動翼部に対し、傾斜分割面に沿って可動翼の翼厚を増大する方向に摺動することにより、各可動翼の従動翼部がコンプレッサハウジングのシュラウド壁面に接触して両者の間のサイドクリアランスが詰められる。従って、本発明の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、可変ディフューザによる吸入気体の圧力変換効率を確実に向上させることができる。   In the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the present invention, the driven blade portion on the shroud wall surface side of each movable blade constituting the variable diffuser has a blade thickness of the movable blade along the inclined division surface with respect to the inclined blade portion on the base plate side. By sliding in the increasing direction, the driven blade portion of each movable blade comes into contact with the shroud wall surface of the compressor housing, and the side clearance therebetween is reduced. Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the present invention, the pressure conversion efficiency of the intake gas by the variable diffuser can be reliably improved.

以下、図面を参照して本発明に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機の最良の実施形態を説明する。この説明において、同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。ここで、参照する図面において、図１は第１実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機をコンプレッサとして備えたターボチャージャの概略構造を示す断面図、図２は図１に示した可変ディフューザの斜視図、図３は図２に示した可動翼の拡大斜視図、図４は図３に示した可動翼の縦断面図である。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a centrifugal compressor with a variable diffuser according to the invention will be described with reference to the drawings. In this description, the same or similar components may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. Here, in the drawings to be referred to, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a turbocharger including a centrifugal compressor with a variable diffuser according to the first embodiment as a compressor, and FIG. 2 is a perspective view of the variable diffuser shown in FIG. 3 is an enlarged perspective view of the movable wing shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the movable wing shown in FIG.

第１実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機は、図１に示すターボチャージャ１のコンプレッサとして構成されている。このターボチャージャ１は、図示しない車両用エンジンの排気系の途中に介設されるタービン用のタービンハウジング２と、吸入系の途中に介設されるコンプレッサ用のコンプレッサハウジング３と、両者を接続するセンターハウジング（ベアリングハウジング）４とを備えている。   The centrifugal compressor with a variable diffuser according to the first embodiment is configured as a compressor of the turbocharger 1 shown in FIG. The turbocharger 1 connects a turbine housing 2 for a turbine interposed in the middle of an exhaust system of a vehicle engine (not shown) and a compressor housing 3 for a compressor interposed in the middle of an intake system. A center housing (bearing housing) 4 is provided.

タービンハウジング２内には、車両用エンジンの排気系を流通する排ガスを導入するスクロール流路２Ａが形成されている。そして、このスクロール流路２Ａから流入する排ガスの通過によって回転駆動されるタービンホイール５がタービンハウジング２内に収容されている。   In the turbine housing 2, a scroll passage 2 </ b> A for introducing exhaust gas flowing through the exhaust system of the vehicle engine is formed. A turbine wheel 5 that is rotationally driven by passage of exhaust gas flowing in from the scroll flow path 2 </ b> A is accommodated in the turbine housing 2.

一方、コンプレッサハウジング３内には、車両用エンジンの吸入系の空気を大気圧以上に加圧して過給するためのコンプレッサホイール６が収容されている。このコンプレッサホイール６の周囲には、圧縮空気を加圧しつつ車両用エンジンの吸入系に圧送するスクロール流路３Ａが形成されている。   On the other hand, the compressor housing 3 accommodates a compressor wheel 6 for supercharging the intake air of the vehicle engine to a pressure higher than the atmospheric pressure. Around the compressor wheel 6, there is formed a scroll passage 3A for compressing compressed air and feeding it to the intake system of the vehicle engine.

タービンハウジング２内のタービンホイール５と、コンプレッサハウジング３内のコンプレッサホイール６とは、一体に回転するようにシャフト７を介して相互に連結されている。このシャフト７は、図示しないフローティングベアリングを介してセンターハウジング４に回転自在に支持されている。   The turbine wheel 5 in the turbine housing 2 and the compressor wheel 6 in the compressor housing 3 are connected to each other via a shaft 7 so as to rotate integrally. The shaft 7 is rotatably supported by the center housing 4 via a floating bearing (not shown).

ここで、コンプレッサハウジング３内のコンプレッサホイール６の基端部外周とその周囲のスクロール流路３Ａとの間には、圧縮空気の圧力を可変に上昇させるための可変ディフューザ８が設置されている。   Here, a variable diffuser 8 for variably increasing the pressure of the compressed air is installed between the outer periphery of the base end of the compressor wheel 6 in the compressor housing 3 and the scroll passage 3A around it.

可変ディフューザ８は、コンプレッサハウジング３内のセンターハウジング４側に嵌合固定されてコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂとの間に環状の空気流路を形成する扁平なリング状のベースプレート９と、図２に示すようにベースプレート９の表面９Ａ上に等角度間隔で同心状に環状に配列された一群の可動翼１０とを備えている。   The variable diffuser 8 is a flat ring-shaped base plate 9 that is fitted and fixed to the center housing 4 side in the compressor housing 3 to form an annular air flow path with the shroud wall surface 3B of the compressor housing 3, and FIG. As shown, a group of movable blades 10 arranged concentrically and annularly at equiangular intervals on the surface 9A of the base plate 9 are provided.

各可動翼１０は、図３に拡大して示すように、ベースプレート９（図２参照）を貫通する短円柱状の回動支軸１０Ａと、この回動支軸１０Ａの一端部に連結された長方形の厚板状の翼本体１０Ｂとを有する。この翼本体１０Ｂは、例えばアルミニウムの鋳造品からなり、その翼長方向に沿う長辺部分が半円状の断面形状に形成されてシール部１０Ｃ，１０Ｄを構成している。そして、この翼本体１０Ｂの一方のシール部１０Ｃの中央部付近が回動支軸１０Ａの一端面１０Ｅに線接触している。   As shown in an enlarged view in FIG. 3, each movable wing 10 is connected to a short columnar rotating support shaft 10A passing through the base plate 9 (see FIG. 2) and one end of the rotating support shaft 10A. A wing body 10B having a rectangular thick plate shape. The blade body 10B is made of, for example, an aluminum casting, and the long side portion along the blade length direction is formed in a semicircular cross-sectional shape to constitute the seal portions 10C and 10D. And the central part vicinity of one seal | sticker part 10C of this wing | blade main body 10B is line-contacting to the one end surface 10E of 10 A of rotation spindles.

ここで、各可動翼１０の翼本体１０Ｂを回動支軸１０Ａを介して等翼角に一斉に傾動操作するため、図１に示すように、ベースプレート９の背面側には、複数のガイドローラ１１を介してベースプレート９に同心状に回動自在に支持されたユニゾンリング１２が配設されている。   Here, as shown in FIG. 1, a plurality of guide rollers are provided on the back side of the base plate 9 so that the blade bodies 10B of the movable blades 10 are simultaneously tilted to equal blade angles via the rotation support shaft 10A. A unison ring 12 that is supported concentrically and rotatably on the base plate 9 via 11 is disposed.

ユニゾンリング１２は、ベースプレート９を貫通する各回動支軸１０Ａの他端部に固定された各操作アーム（図示省略）の揺動端部に係合している。そして、このユニゾンリング１２は、例えばコンプレッサハウジング３に付設された駆動モータ（図示省略）によりリンク機構１３を介して回動操作されると、各操作アーム（図示省略）を介して各回動支軸１０Ａを一斉に回動させることで、各翼本体１０Ｂを等翼角に一斉に傾動させる。   The unison ring 12 is engaged with a swinging end portion of each operation arm (not shown) fixed to the other end portion of each rotation support shaft 10 </ b> A that penetrates the base plate 9. When the unison ring 12 is rotated through the link mechanism 13 by, for example, a drive motor (not shown) attached to the compressor housing 3, the unison ring 12 is rotated through the respective operation arms (not shown). By rotating 10A all at once, each wing body 10B is tilted simultaneously at equal blade angles.

ここで、図４に示すように、各可動翼１０の翼本体１０Ｂは、板ばね１０Ｆを介して回動支軸１０Ａに連結されている。この板ばね１０Ｆは、翼本体１０Ｂと回動支軸１０Ａとに跨る状態で両者に埋設されており、その埋設部分は外部に露出しないようになっている。そして、板ばね１０Ｆが回動支軸１０Ａの一端面１０Ｅ付近で無理なく屈曲できるように、翼本体１０Ｂのシール部１０Ｃには、板ばね１０Ｆの両面側に隙間を空ける逃がし溝１０Ｇが形成されている。   Here, as shown in FIG. 4, the blade main body 10B of each movable blade 10 is connected to the rotating support shaft 10A via a leaf spring 10F. The leaf spring 10F is embedded in both of the blade body 10B and the rotation support shaft 10A so that the embedded portion is not exposed to the outside. Then, in order for the leaf spring 10F to be able to bend without difficulty in the vicinity of the one end face 10E of the rotation support shaft 10A, the seal portion 10C of the wing body 10B is formed with a relief groove 10G that opens a gap on both sides of the leaf spring 10F. ing.

このように板ばね１０Ｆを介して回動支軸１０Ａに連結された翼本体１０Ｂは、一方のシール部１０Ｃと他方のシール部１０Ｄとの間隔がベースプレート９の表面９Ａとコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂとの間隔より若干大きく設定されている。そして、この翼本体１０Ｂは、その圧力面側に予め屈曲された板ばね１０Ｆと共に圧力面側に若干傾倒しており、この初期状態で翼本体１０Ｂは、板ばね１０Ｆの弱い弾性復元力により、一方のシール部１０Ｃがベースプレート９の表面９Ａに弱い弾性力で僅かに線接触し、他方のシール部１０Ｄがシュラウド壁面３Ｂに弱い弾性力で僅かに線接触している。   In this way, the blade body 10B connected to the rotary support shaft 10A via the leaf spring 10F has a space between the seal portion 10C and the other seal portion 10D of the surface 9A of the base plate 9 and the shroud wall surface of the compressor housing 3. It is set slightly larger than the interval with 3B. The blade body 10B is slightly tilted to the pressure surface side together with the leaf spring 10F bent in advance on the pressure surface side. In this initial state, the blade body 10B is caused by the weak elastic restoring force of the leaf spring 10F, One seal portion 10C is slightly in line contact with the surface 9A of the base plate 9 with a weak elastic force, and the other seal portion 10D is slightly in line contact with the shroud wall surface 3B with a weak elastic force.

ここで、翼本体１０Ｂの圧力面とは、図２に示したベースプレート９の内周側から外周側へ向かって圧縮空気が各可動翼１０の翼本体１０Ｂ間を旋回しつつ流通する際にその圧縮空気の圧力を受ける面であり、図２に示す各翼本体１０Ｂでは、ベースプレート９の外周側に向いている面となる。   Here, the pressure surface of the blade body 10B means that when compressed air circulates between the blade bodies 10B of the movable blades 10 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the base plate 9 shown in FIG. It is a surface that receives the pressure of compressed air, and is a surface that faces the outer peripheral side of the base plate 9 in each blade main body 10B shown in FIG.

以上のように構成されたターボチャージャ１においては、図示しない車両用エンジンの運転に伴いその排気系に排出された排ガスが図１に示すタービンハウジング２内のスクロール流路２Ａからタービンホイール５を通過して流通することにより、タービンホイール５が回転駆動される。そして、このタービンホイール５の回転によりコンプレッサハウジング３内のコンプレッサホイール６が回転駆動されることにより、車両用エンジンの吸入系の空気が大気圧以上に加圧されてスクロール流路３Ａから圧送される。   In the turbocharger 1 configured as described above, exhaust gas discharged to the exhaust system of the vehicle engine (not shown) passes through the turbine wheel 5 from the scroll flow path 2A in the turbine housing 2 shown in FIG. As a result, the turbine wheel 5 is rotationally driven. The rotation of the turbine wheel 5 causes the compressor wheel 6 in the compressor housing 3 to be rotationally driven, whereby the air in the intake system of the vehicle engine is pressurized to atmospheric pressure or higher and fed from the scroll flow path 3A. .

その際、第１実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機として構成されたターボチャージャ１のコンプレッサにおいて、コンプレッサホイール６の基端部外周からスクロール流路３Ａに向けて圧送される圧縮空気は、可変ディフューザ８のベースプレート９の表面９Ａとコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂとの間に形成された環状の空気流路を各可動翼１０の翼本体１０Ｂに沿って流通することにより、流速が徐々に低下して圧力が徐々に上昇する。   At that time, in the compressor of the turbocharger 1 configured as the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the first embodiment, the compressed air pumped from the outer periphery of the proximal end of the compressor wheel 6 toward the scroll flow path 3A is the variable diffuser. 8 circulates along the blade body 10 </ b> B of each movable blade 10 through an annular air passage formed between the surface 9 </ b> A of the base plate 9 and the shroud wall surface 3 </ b> B of the compressor housing 3. The pressure gradually increases.

その際、翼本体１０Ｂの翼長方向に沿って流通する圧縮空気の圧力が図４に矢印で示すように翼本体１０Ｂの圧力面に作用するため、翼本体１０Ｂが板ばね１０Ｆと共に起立する方向に押動される。その結果、翼本体１０Ｂの一方のシール部１０Ｃが回動支軸１０Ａの一端面１０Ｅおよびベースプレート９の表面９Ａに密着すると共に、翼本体１０Ｂの他方のシール部１０Ｄがコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂに密着する。すなわち、翼本体１０Ｂのシール部１０Ｃと回動支軸１０Ａの一端面１０Ｅおよびベースプレート９の表面９Ａとの間のクリアランスが詰められると共に、翼本体１０Ｂのシール部１０Ｄとシュラウド壁面３Ｂとの間のサイドクリアランスが詰められる。   At that time, since the pressure of the compressed air flowing along the blade length direction of the blade body 10B acts on the pressure surface of the blade body 10B as shown by the arrow in FIG. 4, the blade body 10B stands up together with the leaf spring 10F. Is pushed. As a result, one seal portion 10C of the blade main body 10B is in close contact with the one end surface 10E of the rotation support shaft 10A and the surface 9A of the base plate 9, and the other seal portion 10D of the blade main body 10B is the shroud wall surface 3B of the compressor housing 3. Close contact with. That is, the clearance between the seal portion 10C of the wing body 10B and the one end surface 10E of the rotation support shaft 10A and the surface 9A of the base plate 9 is reduced, and the clearance between the seal portion 10D of the wing body 10B and the shroud wall surface 3B. Side clearance is packed.

従って、ターボチャージャ１のコンプレッサとして構成された第１実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、可変ディフューザ８の各可動翼１０の翼本体１０Ｂの相互間を通過する圧縮空気の圧力が翼本体１０Ｂの圧力面側から反対側の負圧面側に逃げるのを確実に防止することができ、可変ディフューザ８による圧縮空気の圧力変換効率を確実に向上することができる。   Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the first embodiment configured as a compressor of the turbocharger 1, the pressure of the compressed air passing between the blade bodies 10B of the movable blades 10 of the variable diffuser 8 is reduced by the blades. Escape from the pressure surface side of the main body 10B to the opposite negative pressure surface side can be reliably prevented, and the pressure conversion efficiency of the compressed air by the variable diffuser 8 can be reliably improved.

また、前述したように、各可動翼１０の翼本体１０Ｂにおける半円状の断面形状に形成された一方のシール部１０Ｃがベースプレート９の表面９Ａとに線接触し、他方のシール部１０Ｄがシュラウド壁面３Ｂに線接触するため、各翼本体１０Ｂを等翼角に一斉に傾動操作する際の摺動抵抗が低減する。従って、第１実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、可変ディフューザ８の各可動翼１０の翼角を一斉に変更する際の動作を円滑に行うことができる。   Further, as described above, one seal portion 10C formed in a semicircular cross-sectional shape in the blade body 10B of each movable blade 10 is in line contact with the surface 9A of the base plate 9, and the other seal portion 10D is shroud. Since line contact is made with the wall surface 3B, the sliding resistance when the blade bodies 10B are tilted at the same blade angle all at once is reduced. Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the first embodiment, it is possible to smoothly perform the operation when changing the blade angles of the movable blades 10 of the variable diffuser 8 all at once.

次に、図５〜図７を参照して第２実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機を説明する。この第２実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機も第１実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機と同様に図１に示したターボチャージャ１のコンプレッサとして構成されている。   Next, a centrifugal compressor with a variable diffuser according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The centrifugal compressor with a variable diffuser according to the second embodiment is also configured as the compressor of the turbocharger 1 shown in FIG. 1 in the same manner as the centrifugal compressor with a variable diffuser according to the first embodiment.

ここで、ターボチャージャ１のコンプレッサホイール６の基端部外周とその周囲のスクロール流路３Ａとの間に設置される可変ディフューザ８は、図５に示すように、ベースプレート９と、一群の可動翼１０に代わる一群の可動翼２０とを備えている。なお、図１に示したターボチャージャ１のその他の構造部分は特に変更がないので説明を省略する。   Here, as shown in FIG. 5, the variable diffuser 8 installed between the outer periphery of the base end of the compressor wheel 6 of the turbocharger 1 and the scroll passage 3A around it is composed of a base plate 9 and a group of movable blades. And a group of movable wings 20 instead of 10. Since the other structural parts of the turbocharger 1 shown in FIG. 1 are not particularly changed, description thereof is omitted.

各可動翼２０は、図６に拡大して示すように、ベースプレート９（図５参照）を貫通する短円柱状の回動支軸２０Ａと、この回動支軸２０Ａの一端部に連結された薄板部材からなる翼本体２０Ｂとを有する。この翼本体２０Ｂは、例えば弾力のある薄い金属板からなり、長方形に形成された翼部２０Ｃの一方の長辺の中央部には、図７に示すように回動支軸２０Ａの一端部に埋設される連結片２０Ｄが一体に形成されている。   As shown in an enlarged view in FIG. 6, each movable blade 20 is connected to a short columnar rotating support shaft 20 </ b> A that penetrates the base plate 9 (see FIG. 5) and one end of the rotating support shaft 20 </ b> A. And a wing body 20B made of a thin plate member. The wing body 20B is made of, for example, an elastic thin metal plate, and at the central portion of one long side of the wing portion 20C formed in a rectangular shape, at one end portion of the rotating support shaft 20A as shown in FIG. The embedded connecting piece 20D is integrally formed.

図６に示すように、翼本体２０Ｂの翼部２０Ｃは、回動支軸２０Ａの一端面２０Ｅ上に突出して回動支軸２０Ａの軸方向と直交する方向に延びている。そして、この翼部２０Ｃの翼長方向に沿う長辺部分がシール部２０Ｆ，２０Ｇとして構成されている。   As shown in FIG. 6, the wing part 20C of the wing body 20B protrudes on one end face 20E of the rotation support shaft 20A and extends in a direction orthogonal to the axial direction of the rotation support shaft 20A. And the long side part along the blade length direction of this wing | blade part 20C is comprised as seal part 20F, 20G.

ここで、図７に示すように、翼本体２０Ｂの翼部２０Ｃは、一方のシール部２０Ｆと他方のシール部２０Ｇとの間隔がベースプレート９の表面９Ａとコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂとの間隔より若干大きく設定されている。そして、この翼部２０Ｃは、翼長方向に直交する翼幅方向が予め翼部２０Ｃの圧力面側に湾曲しており、この初期状態で翼部２０Ｃの一方のシール部２０Ｆがベースプレート９の表面９Ａに弱い弾性力で僅かに線接触し、他方のシール部２０Ｇがシュラウド壁面３Ｂに弱い弾性力で僅かに線接触している。   Here, as shown in FIG. 7, in the blade portion 20C of the blade body 20B, the distance between one seal portion 20F and the other seal portion 20G is the distance between the surface 9A of the base plate 9 and the shroud wall surface 3B of the compressor housing 3. It is set slightly larger. The blade portion 20C has a blade width direction orthogonal to the blade length direction curved in advance toward the pressure surface side of the blade portion 20C. In this initial state, one seal portion 20F of the blade portion 20C is the surface of the base plate 9. 9A is slightly in line contact with a weak elastic force, and the other seal portion 20G is slightly in line contact with the shroud wall surface 3B with a weak elastic force.

このように構成された一群の可動翼２０を備えるターボチャージャ１のコンプレッサ（第２実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機）において、コンプレッサホイール６の基端部外周からスクロール流路３Ａに向けて圧送される圧縮空気は、可変ディフューザ８のベースプレート９の表面９Ａとコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂとの間に形成された環状の空気流路を各可動翼２０の翼部２０Ｃに沿って流通することにより、流速が徐々に低下して圧力が徐々に上昇する。   In the compressor of the turbocharger 1 including the group of movable blades 20 configured as described above (centrifugal compressor with a variable diffuser of the second embodiment), the compressor wheel 6 is pumped from the outer periphery of the base end toward the scroll passage 3A. The compressed air to be circulated along the blade portion 20C of each movable blade 20 through an annular air flow path formed between the surface 9A of the base plate 9 of the variable diffuser 8 and the shroud wall surface 3B of the compressor housing 3. As a result, the flow rate gradually decreases and the pressure gradually increases.

その際、翼部２０Ｃの翼長方向に沿って流通する圧縮空気の圧力が図７に矢印で示すように翼部２０Ｃの湾曲した内面側の圧力面に作用するため、翼部２０Ｃが起立する方向に押動される。その結果、翼部２０Ｃの一方のシール部２０Ｆが回動支軸２０Ａの一端面２０Ｅおよびベースプレート９の表面９Ａに密着すると共に、翼部２０Ｃの他方のシール部２０Ｇがコンプレッサハウジング３のシュラウド壁面３Ｂに密着する。すなわち、翼部２０Ｃのシール部２０Ｆと回動支軸２０Ａの一端面２０Ｅおよびベースプレート９の表面９Ａとの間のクリアランスが詰められると共に、翼部２０Ｃのシール部２０Ｇとシュラウド壁面３Ｂとの間のサイドクリアランスが詰められる。   At that time, the pressure of the compressed air flowing along the blade length direction of the blade portion 20C acts on the pressure surface on the curved inner surface side of the blade portion 20C as indicated by an arrow in FIG. Pushed in the direction. As a result, one seal portion 20F of the blade portion 20C is brought into close contact with the one end surface 20E of the rotation support shaft 20A and the surface 9A of the base plate 9, and the other seal portion 20G of the blade portion 20C is shroud wall surface 3B of the compressor housing 3. Close contact with. That is, the clearance between the seal portion 20F of the wing portion 20C and the one end surface 20E of the rotation support shaft 20A and the surface 9A of the base plate 9 is reduced, and the clearance between the seal portion 20G of the wing portion 20C and the shroud wall surface 3B is reduced. Side clearance is packed.

従って、ターボチャージャ１のコンプレッサとして構成された第２実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、可変ディフューザ８の各可動翼２０の翼部２０Ｃの相互間を通過する圧縮空気の圧力が翼部２０Ｃの圧力面側から反対側の負圧面側に逃げるのを確実に防止することができ、可変ディフューザ８による圧縮空気の圧力変換効率を確実に向上することができる。   Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser configured as the compressor of the turbocharger 1 according to the second embodiment, the pressure of the compressed air passing between the blade portions 20C of the movable blades 20 of the variable diffuser 8 is reduced. Escape from the pressure surface side to the opposite negative pressure surface side of the portion 20C can be reliably prevented, and the pressure conversion efficiency of the compressed air by the variable diffuser 8 can be reliably improved.

また、前述したように、各可動翼２０の翼部２０Ｃの一方のシール部２０Ｆがベースプレート９の表面９Ａに線接触し、他方のシール部２０Ｇがシュラウド壁面３Ｂに線接触するため、各可動翼２０の翼部２０Ｃを等翼角に一斉に傾動操作する際の摺動抵抗が低減する。従って、第２実施形態の可変ディフューザ付き遠心圧縮機によれば、可変ディフューザ８の各可動翼２０の翼部２０Ｃの翼角を一斉に変更する際の動作を円滑に行うことができる。   Further, as described above, one seal portion 20F of the blade portion 20C of each movable blade 20 is in line contact with the surface 9A of the base plate 9, and the other seal portion 20G is in line contact with the shroud wall surface 3B. The sliding resistance when the 20 blade portions 20C are simultaneously tilted to equal blade angles is reduced. Therefore, according to the centrifugal compressor with a variable diffuser of the second embodiment, it is possible to smoothly perform the operation when changing the blade angles of the blade portions 20C of the movable blades 20 of the variable diffuser 8 all at once.

本発明の第１実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機をコンプレッサとして備えたターボチャージャの概略構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the turbocharger provided with the centrifugal compressor with a variable diffuser which concerns on 1st Embodiment of this invention as a compressor. 図１に示した可変ディフューザの斜視図である。It is a perspective view of the variable diffuser shown in FIG. 図２に示した可動翼の拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the movable wing shown in FIG. 2. 図３に示した可動翼の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the movable blade shown in FIG. 本発明の第２実施形態に係る可変ディフューザ付き遠心圧縮機の要部を構成する可変ディフューザの斜視図である。It is a perspective view of the variable diffuser which comprises the principal part of the centrifugal compressor with a variable diffuser which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図５に示した可動翼の拡大斜視図である。FIG. 6 is an enlarged perspective view of the movable wing shown in FIG. 5. 図６に示した可動翼の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the movable blade shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…ターボチャージャ、２…タービンハウジング、３…コンプレッサハウジング、３Ａ…スクロール流路、３Ｂ…シュラウド壁面、５…タービンホイール、６…コンプレッサホイール、８…可変ディフューザ、９…ベースプレート、１０…可動翼、１０Ａ…回動支軸、１０Ｂ…翼本体、１０Ｃ…一方のシール部、１０Ｄ…他方のシール部、１０Ｅ…回動支軸の一端面、１０Ｆ…板ばね、１０Ｇ…逃がし溝、１１…ガイドローラ、１２…ユニゾンリング、１３…リンク機構。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbocharger, 2 ... Turbine housing, 3 ... Compressor housing, 3A ... Scroll flow path, 3B ... Shroud wall surface, 5 ... Turbine wheel, 6 ... Compressor wheel, 8 ... Variable diffuser, 9 ... Base plate, 10 ... Movable blade, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... Rotary support shaft, 10B ... Blade main body, 10C ... One seal part, 10D ... The other seal part, 10E ... One end surface of a rotational support shaft, 10F ... Leaf spring, 10G ... Relief groove, 11 ... Guide roller , 12 ... Unison ring, 13 ... Link mechanism.

Claims (3)

コンプレッサハウジング内のコンプレッサホイールの基端部外周とその周囲のスクロール流路との間に吸入気体の圧力を可変に上昇させるための可変ディフューザを備えた可変ディフューザ付き遠心圧縮機であって、
前記可変ディフューザは、コンプレッサハウジングのシュラウド壁面との間に環状の気体流路を形成するベースプレートと、このベースプレート上に環状に配列され、かつ、回動支軸を介して等翼角に一斉に傾動操作可能にベースプレート上に支持された一群の可動翼とを備え、
前記各可動翼は、その圧力面に作用する吸入気体の圧力により弾性変形して前記シュラウド壁面に接触する構造とされていることを特徴とする可変ディフューザ付き遠心圧縮機。 A centrifugal compressor with a variable diffuser, comprising a variable diffuser for variably increasing the pressure of the suction gas between the outer periphery of the proximal end of the compressor wheel in the compressor housing and the scroll passage around the compressor wheel,
The variable diffuser is annularly arranged on the base plate that forms an annular gas flow path with the shroud wall surface of the compressor housing, and is tilted all at the same blade angle via a rotating support shaft. A group of movable wings operably supported on a base plate,
Each of the movable blades has a structure in which the movable blade is elastically deformed by the pressure of the suction gas acting on the pressure surface thereof and is in contact with the wall surface of the shroud. 前記各可動翼は、前記回動支軸に板ばねを介して連結された翼本体を有することを特徴とする請求項１に記載の可変ディフューザ付き遠心圧縮機。   2. The centrifugal compressor with a variable diffuser according to claim 1, wherein each of the movable blades has a blade body connected to the rotating support shaft through a leaf spring. 前記各可動翼は、その圧力面側に湾曲した状態で前記回動支軸に固定された薄板部材からなる翼本体を有することを特徴とする請求項１に記載の可変ディフューザ付き遠心圧縮機。
2. The centrifugal compressor with a variable diffuser according to claim 1, wherein each of the movable blades has a blade body made of a thin plate member fixed to the rotating support shaft in a state of being curved toward the pressure surface side.
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