バイパスバルブ及び過給機
【課題】圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができ、運転効率を改善することができるバイパスバルブ及び過給機を提供する。
【解決手段】開状態でスクロール部３２内の圧縮空気の一部をスクロール部３２の上流側にバイパス流路３ｂを介して分流させ、閉状態でスクロール部３２内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブ４を有し、バイパスバルブ４は、スクロール部３２とバイパス流路３ｂとを連通する分流孔３ｃに嵌合可能に構成された弁体４１と、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合した閉状態と分流孔３ｃから離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータ４２と、を有し、弁体４１は、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａに沿った内面４１ａを形成するように構成されている。
【解決手段】開状態でスクロール部３２内の圧縮空気の一部をスクロール部３２の上流側にバイパス流路３ｂを介して分流させ、閉状態でスクロール部３２内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブ４を有し、バイパスバルブ４は、スクロール部３２とバイパス流路３ｂとを連通する分流孔３ｃに嵌合可能に構成された弁体４１と、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合した閉状態と分流孔３ｃから離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータ４２と、を有し、弁体４１は、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａに沿った内面４１ａを形成するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイパスバルブ及び過給機に関し、特に、圧力損失の低減を抑制することができるバイパスバルブ及び該バイパスバルブを使用した過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機（例えば、ターボチャージャ）は、エンジンの排気エネルギーでタービンを駆動し、その回転軸と同軸に連結されたコンプレッサを駆動させて空気を圧縮し、エンジンに高密度の圧縮空気を供給することにより、エンジンの出力を増大させる装置である。かかる過給機は、一般に、タービンの外殻を構成するタービンハウジングと、回転軸（又はシャフト）を枢支するセンターハウジング（又は軸受ハウジング）と、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングと、を有する。また、コンプレッサハウジングは、コンプレッサの羽根車の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部を有する。そして、コンプレッサは、軸方向から吸入した空気を圧縮し、羽根車の周方向端面からスクロール部に圧縮空気を供給し、スクロール部から圧縮空気を外部に排出している。
【０００３】
ところで、自動車等の車両に搭載された過給機（いわゆるターボチャージャ）は、車両が高速状態から急減速する場合に、エンジン側はアクセルオフの信号で低回転状態に移行しているため、スクロール内の圧縮空気がエンジン側に移送され難くなる。また、吸気量は、スクロール内に残る圧縮空気のために減少する。しかしながら、過給機は慣性により回り続けているため、コンプレッサはサージ状態となる。かかるサージ状態を抑制するために、一部の過給機は、コンプレッサハウジングのスクロール部内とコンプレッサの吸気口を接続するバイパス流路と、バイパス流路の開閉を行うバイパスバルブ（バイパス弁）と、を有し、車両の急減速時には、バイパスバルブを開いて、コンプレッサハウジングのスクロール部内の圧縮空気をコンプレッサの吸気口に戻すように構成されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、バイパス通路を介して迂回可能であるターボチャージャのケーシングに弁座が配置されており、弁ユニットが弁座上に下降されると、バイパス通路はシールリップによって閉じられ、高い圧力が支配しているターボチャージャの吐出側は低い圧力が支配する吸込側から分離されるバイパス弁が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２の背景技術の欄には、過給機のコンプレッサの下流側の吸気管と上流側の吸気管とを接続するバイパス管と、過給機のタービンの下流側の排気管と過給機のコンプレッサの上流側の吸気管とを接続する低圧ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムと、が配置された構成が記載されている。バイパス管には、バイパス管の開閉を行うバイパス弁が配置され、低圧ＥＧＲシステムには、排気管と吸気管とを接続するＥＧＲ管と、その開閉を行うＥＧＲ弁と、ＥＧＲクーラと、が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７１２０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたようなバイパス弁では、コンプレッサハウジングのスクロール部に配置されていることが多く、スクロール部の一部に貫通する流路を形成し、そのケーシングの外側でバイパス弁を開閉させるようにしている。したがって、バイパス弁を有する過給機では、スクロール部の一部（バイパス弁の内側）に窪んだ空間が存在し、圧縮空気の流れが阻害されて圧力損失が生じ、過給機の運転効率が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献２に記載されたようなＥＧＲシステムを有する過給機では、コンプレッサの上流の吸気管には、エアクリーナで塵等が除去された清浄な空気だけではなく、ブローバイガスやＥＧＲガスのように異物を含有するガスも含まれている。ブローバイガスは、エンジン本体からオイルセパレータを介して吸気管に流入するガスであり、オイルミストや金属粉を含有する。ＥＧＲガスは、排気管から低圧ＥＧＲシステムを通過して吸気管に流入するガスであり、煤や未燃ガスを含有する。したがって、バイパス弁を有する過給機では、スクロール部の一部（バイパス弁の内側）に窪んだ空間が存在していることから、上述したガスに含まれる異物が溜まり易く、バイパス流路に異物が混入し易いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができ、運転効率を改善することができるバイパスバルブ及び過給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】
【００１０】
本発明によれば、開状態でスクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブであって、前記スクロール部と前記バイパス流路とを連通する分流孔に嵌合可能に構成された弁体と、前記弁体を前記分流孔に嵌合した閉状態と前記分流孔から離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータと、を有し、前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の内壁に沿った内面を形成するように構成されている、ことを特徴とするバイパスバルブが提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、エンジンから排気ガスが供給されて動翼を回転させるガスタービンと、前記動翼と同軸に連結された羽根車により空気を吸入するコンプレッサと、を備え、前記コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングが前記羽根車の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部を有する過給機であって、開状態で前記スクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブを有し、該バイパスバルブは、前記スクロール部と前記バイパス流路とを連通する分流孔に嵌合可能に構成された弁体と、前記弁体を前記分流孔に嵌合した閉状態と前記分流孔から離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータと、を有し、前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の内壁に沿った内面を形成するように構成されている、ことを特徴とする過給機が提供される。
【００１２】
上述したバイパスバルブ及び過給機において、前記弁体の内面は、前記閉状態で、前記スクロール部の内壁と共に一曲面を形成するように、又は、前記スクロール部の内壁に沿った平面を形成するように構成されていてもよい。また、前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の外壁に係止するフランジ部を有していてもよい。
【００１３】
前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって拡径した円錐面を有し、前記弁体は、前記円錐面に対応した傾斜面を有していてもよい。また、前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって延伸した円形又は矩形の柱状面を有し、前記弁体は、前記柱状面に対応した側面を有していてもよい。
【００１４】
前記弁体は、前記アクチュエータの駆動軸から外縁部に向かって拡径したテーパ部を背面に有していてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明に係るバイパスバルブ及び過給機によれば、バイパス流路の閉状態において、弁体が分流孔内に嵌合されており、スクロール部の内壁に沿った流路面を形成するように構成されていることから、圧力損失及び異物滞留の原因となるスクロール部内の窪んだ空間を埋設することができ、圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができ、運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る過給機の断面図である。
【図２】図１に示した過給機を含むエンジン駆動システムの構成図である。
【図３】図１に示したバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は閉状態の断面図、（ｃ）は開状態の断面図、を示している。
【図４】図１に示した過給機の流量に対する効率と従来技術の過給機の流量に対する効率との比較図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、を示している。
【図６】本発明の第六実施形態に係るバイパスバルブ及び過給機の説明図であり、（ａ）は過給機を含むエンジン駆動システムの構成図、（ｂ）はバイパスバルブの断面図、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る過給機の断面図である。図２は、図１に示した過給機を含むエンジン駆動システムの構成図である。図３は、図１に示したバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は閉状態の断面図、（ｃ）は開状態の断面図、を示している。図４は、図１に示した過給機の流量に対する効率と従来技術の過給機の流量に対する効率との比較図である。
【００１８】
本発明の第一実施形態に係る過給機１は、図１及び図２に示したように、エンジン１０２から排気ガスが供給されて動翼２１を回転させるガスタービン２と、動翼２１と同軸に連結された羽根車３１により空気を吸入するコンプレッサ３と、を備え、コンプレッサ３の外殻を構成するコンプレッサハウジング３ａが羽根車３１の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部３２を有し、開状態でスクロール部３２内の圧縮空気の一部をスクロール部３２の上流側にバイパス流路３ｂを介して分流させ、閉状態でスクロール部３２内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブ４を有し、バイパスバルブ４は、スクロール部３２とバイパス流路３ｂとを連通する分流孔３ｃに嵌合可能に構成された弁体４１と、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合した閉状態と分流孔３ｃから離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータ４２と、を有し、弁体４１は、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａに沿った内面４１ａを形成するように構成されている。
【００１９】
図１に示した過給機１は、流体機械の一例である。過給機１は、ガスタービン２の外殻を構成するタービンハウジング２ａと、ロータ軸５を枢支する軸受ハウジング５ａと、コンプレッサ３の外殻を構成するコンプレッサハウジング３ａと、を有している。なお、過給機１の構成は、例えば、従来の車両用過給機（いわゆるターボチャージャ）と同じ構成を有している。
【００２０】
ガスタービン２は、遠心式タービンであり、複数の動翼２１を有する翼車２２の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部２３と、スクロール部２３に排気ガスを供給する排気ガス入口２４と、翼車２２に供給された排気ガスをロータ軸５の延伸方向に排出する排気ガス出口２５と、を有している。
【００２１】
コンプレッサ３は、いわゆる遠心式圧縮機であり、羽根車３１の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部３２と、ロータ軸５の延伸方向から空気を供給する空気入口３３と、羽根車３１により圧縮された空気をスクロール部３２から外部に排出する空気出口３４と、を有している。また、羽根車３１の表面には、複数のコンプレッサインペラ３５が精密鋳造等により一体に形成されている。また、スクロール部３２の一部には、バイパスバルブ４が付属しており、バイパスバルブ４が開いた時は、スクロール部３２内の圧縮空気の一部が空気入口３３に分流するように構成されている。
【００２２】
ロータ軸５は、大径部分５１及び小径部分５２を有し、従来と同様に、仕上加工、硬化処理及び外径研削が施された後、大径部分５１の一端が翼車２２に接合され、動翼２１と一体化されている。また、大径部分５１と小径部分５２との間には、スラストカラー５３等が配置され、スラスト軸受けが構成されている。そして、ロータ軸５の小径部分５２には、羽根車３１が嵌合され、軸端ナット５４により固定される。
【００２３】
また、図１に示した過給機１は、図２に示したエンジン駆動システム１００に組み込まれている。エンジン駆動システム１００は、図２に示したように、吸気した空気中の微細な異物を取り除くエアクリーナ１０１と、吸気した空気を圧縮する過給機１と、圧縮空気及び燃料によって駆動されるエンジン１０２と、エンジン１０２の燃焼室内で生成及び排出された有害成分を取り除く後処理装置１０３と、過給機１及びエンジン１０２を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０４と、を有する。
【００２４】
過給機１は、排気ガスのエネルギーをガスタービン２で回収してコンプレッサ３を作動させ、圧縮空気をエンジン１０２に供給して出力増大を図る。また、コンプレッサ３のスクロール部３２に配置されたバイパスバルブ４は、電子制御ユニット１０４により開閉が制御される。例えば、電子制御ユニット１０４は、エンジン駆動システム１００を搭載した車両が高速走行時から急減速する場合に、サージ状態を抑制するためにバイパスバルブ４を開き、スクロール部３２内の圧縮空気の一部を空気入口３３側に戻す。通常状態においては、バイパスバルブ４は閉じられており、スクロール部３２内の全ての圧縮空気は空気出口３４からエンジン１０２に供給される。
【００２５】
エンジン１０２は、例えば、車両に搭載されたディーゼルエンジンやガソリンエンジンである。エンジン１０２は、運転状況に応じて圧縮空気や燃料の供給量が制御される。かかる制御は、電子制御ユニット１０４により行われる。エンジン１０２の制御は、空燃比（空気質量／燃料質量）によって制御される。なお、エアクリーナ１０１は、外部より吸気された空気中の微細な異物を取り除いて清浄な空気を過給機１に供給する機器であり、後処理装置１０３は、エンジン１０２の燃焼室内で生成及び排出された有害成分を無害化して外部に排出する機器である。
【００２６】
図１及び図３（ａ）に示したように、コンプレッサハウジング３ａにはバイパス流路３ｂが形成されており、バイパス流路３ｂとスクロール部３２とを連通するように分流孔３ｃが形成されている。バイパスバルブ４は、バイパス流路３ｂに臨むようにコンプレッサハウジング３ａに接続されている。
【００２７】
バイパスバルブ４は、アクチュエータ４２により、図３（ｂ）に示したように、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合させるように挿入したり、図３（ｃ）に示したように、弁体４１を分流孔３ｃから離隔させて分流孔３ｃとバイパス流路３ｂとを連通させたりすることができるように配置されている。本実施形態において、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合させた状態を閉状態、弁体４１を分流孔３ｃから離隔させた状態を開状態と称する。なお、アクチュエータ４２は、弁体４１を駆動軸４２ａで支持し、電子制御ユニット１０４の制御に基づいて弁体４１を駆動軸４２ａの長手方向に移動可能に構成されている。
【００２８】
そして、弁体４１（図３の斜線で示した部品）は、例えば、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａと共に一曲面を形成するように内面４１ａが構成されている。すなわち、弁体４１の内面４１ａは、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａと連続した曲面を構成するように形成されている。このように、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａに沿った内面４１ａを形成することにより、圧力損失及び異物滞留の原因となるスクロール部３２内の窪んだ空間を埋設することができ、圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができる。
【００２９】
ここで、図４は、第一実施形態に係る過給機１と従来技術における過給機との効率の差異を示す比較図である。図４において、横軸はコンプレッサ３の流量、縦軸は過給機１の効率を示している。また、実線は本実施形態、破線は従来技術を示している。図４に示したように、本実施形態に係る過給機１によれば、流量の大小に関わらず、従来技術における過給機よりも効率が向上していることが容易に理解できる。特に、流量が比較的少ない場合に、より効果を発揮する。これは、スクロール部３２に窪みを有する場合には、流量が少ない方が窪みによる圧力損失が大きいためであり、本実施形態により圧力損失が改善されていることを的確に表現している。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。ここで、図５は、本発明の他の実施形態に係るバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係るバイパスバルブ４と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３１】
第二実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ａ）に示したように、弁体４１の内面４１ａが、閉状態でスクロール部３２の内壁に沿った平面を形成するように構成されたものである。かかる第二実施形態によっても第一実施形態と略同様の効果を有するとともに、弁体４１を作成する際の加工が容易になり、コストを低減することができる。
【００３２】
第三実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｂ）に示したように、弁体４１が閉状態でスクロール部３２の外壁３２ｂに係止するフランジ部４１ｂを有するものである。第一実施形態に係るバイパスバルブ４では、開状態と閉状態を適切に切り替えるために、駆動軸４２ａのストローク量を予め設定しておく必要がある。それに対し、第三実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、フランジ部４１ｂをスクロール部３２の外壁３２ｂに当接させて係止させることによって閉状態にすることができる。
【００３３】
したがって、バイパスバルブ４に圧力センサや荷重センサを配置することにより、弁体４１のフランジ部４１ｂがスクロール部３２の外壁３２ｂに当接したことを検知してアクチュエータ４２を停止させることができ、容易に駆動軸４２ａのストローク量を制御することができる。
【００３４】
第四実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｃ）に示したように、分流孔３ｃがスクロール部３２の内壁３２ａから外壁３２ｂに向かって拡径した円錐面を有し、弁体４１が円錐面に対応した傾斜面４１ｃを有するものである。傾斜面４１ｃは、分流孔３ｃの形状に適合するように同様の円錐面により形成される。かかる第四実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、弁体４１の少ない移動量で弁体４１と分流孔３ｃとの間に十分な隙間を形成することができ、開状態と閉状態との切り替え時における駆動軸４２ａのストローク量を低減することができ、応答速度を向上させることができる。
【００３５】
また、第四実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、分流孔３ｃの円錐面と弁体４１の傾斜面４１ｃとを当接させることによって、弁体４１が誤ってスクロール部３２内に突出しないようにすることができ、上述したフランジ部４１ｂと同様の効果も発揮する。
【００３６】
第五実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｄ）に示したように、スクロール部３２の内壁３２ａから外壁３２ｂに向かって延伸した矩形の柱状面を有し、弁体４１が柱状面に対応した側面４１ｄを有するものである。なお、図５（ｄ）はスクロール部３２の内側から分流孔３ｃと弁体４１とを眺めた状態を図示している。
【００３７】
図３に示した第一実施形態に係るバイパスバルブ４は、分流孔３ｃがスクロール部３２の内壁３２ａから外壁３２ｂに向かって延伸した円形の柱状面を有し、弁体４１が柱状面に対応した側面を有していた。かかる第一実施形態では、弁体４１が駆動軸４２ａの回りに回転してしまった場合には、内面４１ａの位相がずれてしまい、スクロール部３２の内壁３２ａと連続する曲面とならないこともあり得る。したがって、曲面の連続性を担保するために弁体４１の位相を制御する又は弁体４１が駆動軸４２ａの回りに回転しないように構成することが好ましい。
【００３８】
一方、上述した第五実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、分流孔３ｃが矩形断面を有することから、弁体４１が分流孔３ｃに嵌合されれば強制的に位相を一致させることができ、スクロール部３２の内壁３２ａと連続する曲面を容易に形成することができる。また、弁体４１が分流孔３ｃに確実に嵌合されるために、弁体４１の先端部を縮径させたテーパ状に形成してもよいし、第四実施形態に示した分流孔３ｃと同様に分流孔３ｃに角錐面を形成して弁体４１を角錐面に対応した形状に形成するようにしてもよい。なお、分流孔３ｃは、矩形断面の替わりに楕円形断面の場合であっても、バイパスバルブ４を同様の構成とすることにより、第五実施形態と同様の効果を発揮する。
【００３９】
次に、本発明の第六実施形態について説明する。ここで、図６は、本発明の第六実施形態に係るバイパスバルブ及び過給機の説明図であり、（ａ）は過給機を含むエンジン駆動システムの構成図、（ｂ）はバイパスバルブの断面図、を示している。なお、図１〜図３に示した構成部品と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００４０】
本発明の第六実施形態に係る過給機１を含むエンジン駆動システム１００は、ＥＧＲシステム２００を搭載したものであり、図６（ａ）に示すように、吸気した空気中の微細な異物を取り除くエアクリーナ１０１と、吸気した空気を圧縮する過給機１と、圧縮空気及び燃料によって駆動されるエンジン１０２と、エンジンの燃焼室内で生成及び排出された有害成分を取り除く後処理装置１０３と、過給機１、エンジン１０２及びＥＧＲシステム２００を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０４と、を有する。
【００４１】
また、ＥＧＲシステム２００は、排気ガスの温度を下げるＥＧＲクーラ２０１と、エンジン１０２から排出される排出ガスの一部をコンプレッサ３の空気入口３３側に戻すＥＧＲバルブ２０２と、を有する。ＥＧＲバルブ２０２は、電子制御ユニット１０４の制御に基づいて開閉される。なお、ＥＧＲシステム２００の構成及び作用は、従来技術におけるＥＧＲシステムと同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４２】
第六施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｄ）に示したように、弁体４１が、アクチュエータ４２の駆動軸４２ａから外縁部に向かって拡径したテーパ部４１ｅを背面に有するものである。上述したように、ＥＧＲシステム２００等を有する場合、コンプレッサ３の上流の吸気管には、エアクリーナ１０１で塵等が除去された清浄な空気だけではなく、ブローバイガスやＥＧＲガスのように異物を含有するガスも含まれている。ブローバイガスは、エンジン本体からオイルセパレータを介して吸気管に流入するガスであり、オイルミストや金属粉を含有する。ＥＧＲガスは、排気管からＥＧＲシステムを通過して吸気管に流入するガスであり、煤や未燃ガスを含有する。
【００４３】
このように、コンプレッサ３に吸気される空気には種々の異物や水分が含まれており、バイパスバルブ４を作動させた場合には、バイパス流路３ｂにも異物や水分を含有する空気が流通することとなる。その結果、弁体４１の背面に異物が固着したり、水分が氷結して付着したりすることがあり得る。かかる状態でバイパスバルブ４を作動させた場合には、異物が邪魔をして十分に弁体４１を開くことができなかったり、弁体４１の開閉時に異物が破砕又は脱落してバイパス流路３ｂに流入したりする可能性がある。かかる異物が比較的大きな塊になっている場合には、コンプレッサ３の羽根車３１を損傷させてしまうおそれもある。
【００４４】
そこで、弁体４１の平面にテーパ部４１ｅを形成することによって、異物が堆積したり、水分が滞留したりしないようにすることができ、異物や氷の固着を容易に抑制することができる。また、弁体４１の閉状態において、弁体４１と分流孔３ｃとの隙間に異物が詰まって固着し、弁体４１の開閉を阻害するような場合には、閉状態で弁体４１を駆動軸４２ａの周りに回転できるように構成し、弁体４１の固着を物理的に解除してから弁体４１を開閉させるようにしてもよい。
【００４５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態を適宜組み合わせてもよい等。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 過給機
２ ガスタービン
３ コンプレッサ
３ａ コンプレッサハウジング
３ｂ バイパス流路
３ｃ 分流孔
４ バイパスバルブ
２１ 動翼
３１ 羽根車
３２ スクロール部
３２ａ 内壁
３２ｂ 外壁
４１ 弁体
４１ａ 内面
４１ｂ フランジ部
４１ｃ 傾斜面
４１ｄ 側面
４１ｅ テーパ部
４２ アクチュエータ
４２ａ 駆動軸
１０２ エンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイパスバルブ及び過給機に関し、特に、圧力損失の低減を抑制することができるバイパスバルブ及び該バイパスバルブを使用した過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機（例えば、ターボチャージャ）は、エンジンの排気エネルギーでタービンを駆動し、その回転軸と同軸に連結されたコンプレッサを駆動させて空気を圧縮し、エンジンに高密度の圧縮空気を供給することにより、エンジンの出力を増大させる装置である。かかる過給機は、一般に、タービンの外殻を構成するタービンハウジングと、回転軸（又はシャフト）を枢支するセンターハウジング（又は軸受ハウジング）と、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングと、を有する。また、コンプレッサハウジングは、コンプレッサの羽根車の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部を有する。そして、コンプレッサは、軸方向から吸入した空気を圧縮し、羽根車の周方向端面からスクロール部に圧縮空気を供給し、スクロール部から圧縮空気を外部に排出している。
【０００３】
ところで、自動車等の車両に搭載された過給機（いわゆるターボチャージャ）は、車両が高速状態から急減速する場合に、エンジン側はアクセルオフの信号で低回転状態に移行しているため、スクロール内の圧縮空気がエンジン側に移送され難くなる。また、吸気量は、スクロール内に残る圧縮空気のために減少する。しかしながら、過給機は慣性により回り続けているため、コンプレッサはサージ状態となる。かかるサージ状態を抑制するために、一部の過給機は、コンプレッサハウジングのスクロール部内とコンプレッサの吸気口を接続するバイパス流路と、バイパス流路の開閉を行うバイパスバルブ（バイパス弁）と、を有し、車両の急減速時には、バイパスバルブを開いて、コンプレッサハウジングのスクロール部内の圧縮空気をコンプレッサの吸気口に戻すように構成されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、バイパス通路を介して迂回可能であるターボチャージャのケーシングに弁座が配置されており、弁ユニットが弁座上に下降されると、バイパス通路はシールリップによって閉じられ、高い圧力が支配しているターボチャージャの吐出側は低い圧力が支配する吸込側から分離されるバイパス弁が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２の背景技術の欄には、過給機のコンプレッサの下流側の吸気管と上流側の吸気管とを接続するバイパス管と、過給機のタービンの下流側の排気管と過給機のコンプレッサの上流側の吸気管とを接続する低圧ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムと、が配置された構成が記載されている。バイパス管には、バイパス管の開閉を行うバイパス弁が配置され、低圧ＥＧＲシステムには、排気管と吸気管とを接続するＥＧＲ管と、その開閉を行うＥＧＲ弁と、ＥＧＲクーラと、が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７１２０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたようなバイパス弁では、コンプレッサハウジングのスクロール部に配置されていることが多く、スクロール部の一部に貫通する流路を形成し、そのケーシングの外側でバイパス弁を開閉させるようにしている。したがって、バイパス弁を有する過給機では、スクロール部の一部（バイパス弁の内側）に窪んだ空間が存在し、圧縮空気の流れが阻害されて圧力損失が生じ、過給機の運転効率が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献２に記載されたようなＥＧＲシステムを有する過給機では、コンプレッサの上流の吸気管には、エアクリーナで塵等が除去された清浄な空気だけではなく、ブローバイガスやＥＧＲガスのように異物を含有するガスも含まれている。ブローバイガスは、エンジン本体からオイルセパレータを介して吸気管に流入するガスであり、オイルミストや金属粉を含有する。ＥＧＲガスは、排気管から低圧ＥＧＲシステムを通過して吸気管に流入するガスであり、煤や未燃ガスを含有する。したがって、バイパス弁を有する過給機では、スクロール部の一部（バイパス弁の内側）に窪んだ空間が存在していることから、上述したガスに含まれる異物が溜まり易く、バイパス流路に異物が混入し易いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができ、運転効率を改善することができるバイパスバルブ及び過給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】
【００１０】
本発明によれば、開状態でスクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブであって、前記スクロール部と前記バイパス流路とを連通する分流孔に嵌合可能に構成された弁体と、前記弁体を前記分流孔に嵌合した閉状態と前記分流孔から離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータと、を有し、前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の内壁に沿った内面を形成するように構成されている、ことを特徴とするバイパスバルブが提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、エンジンから排気ガスが供給されて動翼を回転させるガスタービンと、前記動翼と同軸に連結された羽根車により空気を吸入するコンプレッサと、を備え、前記コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングが前記羽根車の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部を有する過給機であって、開状態で前記スクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブを有し、該バイパスバルブは、前記スクロール部と前記バイパス流路とを連通する分流孔に嵌合可能に構成された弁体と、前記弁体を前記分流孔に嵌合した閉状態と前記分流孔から離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータと、を有し、前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の内壁に沿った内面を形成するように構成されている、ことを特徴とする過給機が提供される。
【００１２】
上述したバイパスバルブ及び過給機において、前記弁体の内面は、前記閉状態で、前記スクロール部の内壁と共に一曲面を形成するように、又は、前記スクロール部の内壁に沿った平面を形成するように構成されていてもよい。また、前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の外壁に係止するフランジ部を有していてもよい。
【００１３】
前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって拡径した円錐面を有し、前記弁体は、前記円錐面に対応した傾斜面を有していてもよい。また、前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって延伸した円形又は矩形の柱状面を有し、前記弁体は、前記柱状面に対応した側面を有していてもよい。
【００１４】
前記弁体は、前記アクチュエータの駆動軸から外縁部に向かって拡径したテーパ部を背面に有していてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
上述した本発明に係るバイパスバルブ及び過給機によれば、バイパス流路の閉状態において、弁体が分流孔内に嵌合されており、スクロール部の内壁に沿った流路面を形成するように構成されていることから、圧力損失及び異物滞留の原因となるスクロール部内の窪んだ空間を埋設することができ、圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができ、運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る過給機の断面図である。
【図２】図１に示した過給機を含むエンジン駆動システムの構成図である。
【図３】図１に示したバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は閉状態の断面図、（ｃ）は開状態の断面図、を示している。
【図４】図１に示した過給機の流量に対する効率と従来技術の過給機の流量に対する効率との比較図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、を示している。
【図６】本発明の第六実施形態に係るバイパスバルブ及び過給機の説明図であり、（ａ）は過給機を含むエンジン駆動システムの構成図、（ｂ）はバイパスバルブの断面図、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る過給機の断面図である。図２は、図１に示した過給機を含むエンジン駆動システムの構成図である。図３は、図１に示したバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は閉状態の断面図、（ｃ）は開状態の断面図、を示している。図４は、図１に示した過給機の流量に対する効率と従来技術の過給機の流量に対する効率との比較図である。
【００１８】
本発明の第一実施形態に係る過給機１は、図１及び図２に示したように、エンジン１０２から排気ガスが供給されて動翼２１を回転させるガスタービン２と、動翼２１と同軸に連結された羽根車３１により空気を吸入するコンプレッサ３と、を備え、コンプレッサ３の外殻を構成するコンプレッサハウジング３ａが羽根車３１の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部３２を有し、開状態でスクロール部３２内の圧縮空気の一部をスクロール部３２の上流側にバイパス流路３ｂを介して分流させ、閉状態でスクロール部３２内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブ４を有し、バイパスバルブ４は、スクロール部３２とバイパス流路３ｂとを連通する分流孔３ｃに嵌合可能に構成された弁体４１と、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合した閉状態と分流孔３ｃから離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータ４２と、を有し、弁体４１は、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａに沿った内面４１ａを形成するように構成されている。
【００１９】
図１に示した過給機１は、流体機械の一例である。過給機１は、ガスタービン２の外殻を構成するタービンハウジング２ａと、ロータ軸５を枢支する軸受ハウジング５ａと、コンプレッサ３の外殻を構成するコンプレッサハウジング３ａと、を有している。なお、過給機１の構成は、例えば、従来の車両用過給機（いわゆるターボチャージャ）と同じ構成を有している。
【００２０】
ガスタービン２は、遠心式タービンであり、複数の動翼２１を有する翼車２２の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部２３と、スクロール部２３に排気ガスを供給する排気ガス入口２４と、翼車２２に供給された排気ガスをロータ軸５の延伸方向に排出する排気ガス出口２５と、を有している。
【００２１】
コンプレッサ３は、いわゆる遠心式圧縮機であり、羽根車３１の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部３２と、ロータ軸５の延伸方向から空気を供給する空気入口３３と、羽根車３１により圧縮された空気をスクロール部３２から外部に排出する空気出口３４と、を有している。また、羽根車３１の表面には、複数のコンプレッサインペラ３５が精密鋳造等により一体に形成されている。また、スクロール部３２の一部には、バイパスバルブ４が付属しており、バイパスバルブ４が開いた時は、スクロール部３２内の圧縮空気の一部が空気入口３３に分流するように構成されている。
【００２２】
ロータ軸５は、大径部分５１及び小径部分５２を有し、従来と同様に、仕上加工、硬化処理及び外径研削が施された後、大径部分５１の一端が翼車２２に接合され、動翼２１と一体化されている。また、大径部分５１と小径部分５２との間には、スラストカラー５３等が配置され、スラスト軸受けが構成されている。そして、ロータ軸５の小径部分５２には、羽根車３１が嵌合され、軸端ナット５４により固定される。
【００２３】
また、図１に示した過給機１は、図２に示したエンジン駆動システム１００に組み込まれている。エンジン駆動システム１００は、図２に示したように、吸気した空気中の微細な異物を取り除くエアクリーナ１０１と、吸気した空気を圧縮する過給機１と、圧縮空気及び燃料によって駆動されるエンジン１０２と、エンジン１０２の燃焼室内で生成及び排出された有害成分を取り除く後処理装置１０３と、過給機１及びエンジン１０２を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０４と、を有する。
【００２４】
過給機１は、排気ガスのエネルギーをガスタービン２で回収してコンプレッサ３を作動させ、圧縮空気をエンジン１０２に供給して出力増大を図る。また、コンプレッサ３のスクロール部３２に配置されたバイパスバルブ４は、電子制御ユニット１０４により開閉が制御される。例えば、電子制御ユニット１０４は、エンジン駆動システム１００を搭載した車両が高速走行時から急減速する場合に、サージ状態を抑制するためにバイパスバルブ４を開き、スクロール部３２内の圧縮空気の一部を空気入口３３側に戻す。通常状態においては、バイパスバルブ４は閉じられており、スクロール部３２内の全ての圧縮空気は空気出口３４からエンジン１０２に供給される。
【００２５】
エンジン１０２は、例えば、車両に搭載されたディーゼルエンジンやガソリンエンジンである。エンジン１０２は、運転状況に応じて圧縮空気や燃料の供給量が制御される。かかる制御は、電子制御ユニット１０４により行われる。エンジン１０２の制御は、空燃比（空気質量／燃料質量）によって制御される。なお、エアクリーナ１０１は、外部より吸気された空気中の微細な異物を取り除いて清浄な空気を過給機１に供給する機器であり、後処理装置１０３は、エンジン１０２の燃焼室内で生成及び排出された有害成分を無害化して外部に排出する機器である。
【００２６】
図１及び図３（ａ）に示したように、コンプレッサハウジング３ａにはバイパス流路３ｂが形成されており、バイパス流路３ｂとスクロール部３２とを連通するように分流孔３ｃが形成されている。バイパスバルブ４は、バイパス流路３ｂに臨むようにコンプレッサハウジング３ａに接続されている。
【００２７】
バイパスバルブ４は、アクチュエータ４２により、図３（ｂ）に示したように、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合させるように挿入したり、図３（ｃ）に示したように、弁体４１を分流孔３ｃから離隔させて分流孔３ｃとバイパス流路３ｂとを連通させたりすることができるように配置されている。本実施形態において、弁体４１を分流孔３ｃに嵌合させた状態を閉状態、弁体４１を分流孔３ｃから離隔させた状態を開状態と称する。なお、アクチュエータ４２は、弁体４１を駆動軸４２ａで支持し、電子制御ユニット１０４の制御に基づいて弁体４１を駆動軸４２ａの長手方向に移動可能に構成されている。
【００２８】
そして、弁体４１（図３の斜線で示した部品）は、例えば、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａと共に一曲面を形成するように内面４１ａが構成されている。すなわち、弁体４１の内面４１ａは、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａと連続した曲面を構成するように形成されている。このように、閉状態でスクロール部３２の内壁３２ａに沿った内面４１ａを形成することにより、圧力損失及び異物滞留の原因となるスクロール部３２内の窪んだ空間を埋設することができ、圧力損失の低減及び異物のバイパス流路への混入を抑制することができる。
【００２９】
ここで、図４は、第一実施形態に係る過給機１と従来技術における過給機との効率の差異を示す比較図である。図４において、横軸はコンプレッサ３の流量、縦軸は過給機１の効率を示している。また、実線は本実施形態、破線は従来技術を示している。図４に示したように、本実施形態に係る過給機１によれば、流量の大小に関わらず、従来技術における過給機よりも効率が向上していることが容易に理解できる。特に、流量が比較的少ない場合に、より効果を発揮する。これは、スクロール部３２に窪みを有する場合には、流量が少ない方が窪みによる圧力損失が大きいためであり、本実施形態により圧力損失が改善されていることを的確に表現している。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。ここで、図５は、本発明の他の実施形態に係るバイパスバルブの説明図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係るバイパスバルブ４と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３１】
第二実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ａ）に示したように、弁体４１の内面４１ａが、閉状態でスクロール部３２の内壁に沿った平面を形成するように構成されたものである。かかる第二実施形態によっても第一実施形態と略同様の効果を有するとともに、弁体４１を作成する際の加工が容易になり、コストを低減することができる。
【００３２】
第三実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｂ）に示したように、弁体４１が閉状態でスクロール部３２の外壁３２ｂに係止するフランジ部４１ｂを有するものである。第一実施形態に係るバイパスバルブ４では、開状態と閉状態を適切に切り替えるために、駆動軸４２ａのストローク量を予め設定しておく必要がある。それに対し、第三実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、フランジ部４１ｂをスクロール部３２の外壁３２ｂに当接させて係止させることによって閉状態にすることができる。
【００３３】
したがって、バイパスバルブ４に圧力センサや荷重センサを配置することにより、弁体４１のフランジ部４１ｂがスクロール部３２の外壁３２ｂに当接したことを検知してアクチュエータ４２を停止させることができ、容易に駆動軸４２ａのストローク量を制御することができる。
【００３４】
第四実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｃ）に示したように、分流孔３ｃがスクロール部３２の内壁３２ａから外壁３２ｂに向かって拡径した円錐面を有し、弁体４１が円錐面に対応した傾斜面４１ｃを有するものである。傾斜面４１ｃは、分流孔３ｃの形状に適合するように同様の円錐面により形成される。かかる第四実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、弁体４１の少ない移動量で弁体４１と分流孔３ｃとの間に十分な隙間を形成することができ、開状態と閉状態との切り替え時における駆動軸４２ａのストローク量を低減することができ、応答速度を向上させることができる。
【００３５】
また、第四実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、分流孔３ｃの円錐面と弁体４１の傾斜面４１ｃとを当接させることによって、弁体４１が誤ってスクロール部３２内に突出しないようにすることができ、上述したフランジ部４１ｂと同様の効果も発揮する。
【００３６】
第五実施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｄ）に示したように、スクロール部３２の内壁３２ａから外壁３２ｂに向かって延伸した矩形の柱状面を有し、弁体４１が柱状面に対応した側面４１ｄを有するものである。なお、図５（ｄ）はスクロール部３２の内側から分流孔３ｃと弁体４１とを眺めた状態を図示している。
【００３７】
図３に示した第一実施形態に係るバイパスバルブ４は、分流孔３ｃがスクロール部３２の内壁３２ａから外壁３２ｂに向かって延伸した円形の柱状面を有し、弁体４１が柱状面に対応した側面を有していた。かかる第一実施形態では、弁体４１が駆動軸４２ａの回りに回転してしまった場合には、内面４１ａの位相がずれてしまい、スクロール部３２の内壁３２ａと連続する曲面とならないこともあり得る。したがって、曲面の連続性を担保するために弁体４１の位相を制御する又は弁体４１が駆動軸４２ａの回りに回転しないように構成することが好ましい。
【００３８】
一方、上述した第五実施形態に係るバイパスバルブ４によれば、分流孔３ｃが矩形断面を有することから、弁体４１が分流孔３ｃに嵌合されれば強制的に位相を一致させることができ、スクロール部３２の内壁３２ａと連続する曲面を容易に形成することができる。また、弁体４１が分流孔３ｃに確実に嵌合されるために、弁体４１の先端部を縮径させたテーパ状に形成してもよいし、第四実施形態に示した分流孔３ｃと同様に分流孔３ｃに角錐面を形成して弁体４１を角錐面に対応した形状に形成するようにしてもよい。なお、分流孔３ｃは、矩形断面の替わりに楕円形断面の場合であっても、バイパスバルブ４を同様の構成とすることにより、第五実施形態と同様の効果を発揮する。
【００３９】
次に、本発明の第六実施形態について説明する。ここで、図６は、本発明の第六実施形態に係るバイパスバルブ及び過給機の説明図であり、（ａ）は過給機を含むエンジン駆動システムの構成図、（ｂ）はバイパスバルブの断面図、を示している。なお、図１〜図３に示した構成部品と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００４０】
本発明の第六実施形態に係る過給機１を含むエンジン駆動システム１００は、ＥＧＲシステム２００を搭載したものであり、図６（ａ）に示すように、吸気した空気中の微細な異物を取り除くエアクリーナ１０１と、吸気した空気を圧縮する過給機１と、圧縮空気及び燃料によって駆動されるエンジン１０２と、エンジンの燃焼室内で生成及び排出された有害成分を取り除く後処理装置１０３と、過給機１、エンジン１０２及びＥＧＲシステム２００を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０４と、を有する。
【００４１】
また、ＥＧＲシステム２００は、排気ガスの温度を下げるＥＧＲクーラ２０１と、エンジン１０２から排出される排出ガスの一部をコンプレッサ３の空気入口３３側に戻すＥＧＲバルブ２０２と、を有する。ＥＧＲバルブ２０２は、電子制御ユニット１０４の制御に基づいて開閉される。なお、ＥＧＲシステム２００の構成及び作用は、従来技術におけるＥＧＲシステムと同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４２】
第六施形態に係るバイパスバルブ４は、図５（ｄ）に示したように、弁体４１が、アクチュエータ４２の駆動軸４２ａから外縁部に向かって拡径したテーパ部４１ｅを背面に有するものである。上述したように、ＥＧＲシステム２００等を有する場合、コンプレッサ３の上流の吸気管には、エアクリーナ１０１で塵等が除去された清浄な空気だけではなく、ブローバイガスやＥＧＲガスのように異物を含有するガスも含まれている。ブローバイガスは、エンジン本体からオイルセパレータを介して吸気管に流入するガスであり、オイルミストや金属粉を含有する。ＥＧＲガスは、排気管からＥＧＲシステムを通過して吸気管に流入するガスであり、煤や未燃ガスを含有する。
【００４３】
このように、コンプレッサ３に吸気される空気には種々の異物や水分が含まれており、バイパスバルブ４を作動させた場合には、バイパス流路３ｂにも異物や水分を含有する空気が流通することとなる。その結果、弁体４１の背面に異物が固着したり、水分が氷結して付着したりすることがあり得る。かかる状態でバイパスバルブ４を作動させた場合には、異物が邪魔をして十分に弁体４１を開くことができなかったり、弁体４１の開閉時に異物が破砕又は脱落してバイパス流路３ｂに流入したりする可能性がある。かかる異物が比較的大きな塊になっている場合には、コンプレッサ３の羽根車３１を損傷させてしまうおそれもある。
【００４４】
そこで、弁体４１の平面にテーパ部４１ｅを形成することによって、異物が堆積したり、水分が滞留したりしないようにすることができ、異物や氷の固着を容易に抑制することができる。また、弁体４１の閉状態において、弁体４１と分流孔３ｃとの隙間に異物が詰まって固着し、弁体４１の開閉を阻害するような場合には、閉状態で弁体４１を駆動軸４２ａの周りに回転できるように構成し、弁体４１の固着を物理的に解除してから弁体４１を開閉させるようにしてもよい。
【００４５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態を適宜組み合わせてもよい等。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 過給機
２ ガスタービン
３ コンプレッサ
３ａ コンプレッサハウジング
３ｂ バイパス流路
３ｃ 分流孔
４ バイパスバルブ
２１ 動翼
３１ 羽根車
３２ スクロール部
３２ａ 内壁
３２ｂ 外壁
４１ 弁体
４１ａ 内面
４１ｂ フランジ部
４１ｃ 傾斜面
４１ｄ 側面
４１ｅ テーパ部
４２ アクチュエータ
４２ａ 駆動軸
１０２ エンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開状態でスクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブであって、
前記スクロール部と前記バイパス流路とを連通する分流孔に嵌合可能に構成された弁体と、
前記弁体を前記分流孔に嵌合した閉状態と前記分流孔から離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータと、を有し、
前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の内壁に沿った内面を形成するように構成されている、ことを特徴とするバイパスバルブ。
【請求項２】
前記弁体の内面は、前記閉状態で、前記スクロール部の内壁と共に一曲面を形成するように、又は、前記スクロール部の内壁に沿った平面を形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項３】
前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の外壁に係止するフランジ部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項４】
前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって拡径した円錐面を有し、前記弁体は、前記円錐面に対応した傾斜面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項５】
前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって延伸した円形又は矩形の柱状面を有し、前記弁体は、前記柱状面に対応した側面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項６】
前記弁体は、前記アクチュエータの駆動軸から外縁部に向かって拡径したテーパ部を背面に有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項７】
エンジンから排気ガスが供給されて動翼を回転させるガスタービンと、前記動翼と同軸に連結された羽根車により空気を吸入するコンプレッサと、を備え、前記コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングが前記羽根車の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部を有する過給機であって、
開状態で前記スクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブを有し、該バイパスバルブは、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のバイパスバルブである、ことを特徴とする過給機。
【請求項１】
開状態でスクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブであって、
前記スクロール部と前記バイパス流路とを連通する分流孔に嵌合可能に構成された弁体と、
前記弁体を前記分流孔に嵌合した閉状態と前記分流孔から離隔した開状態との間で移動させるアクチュエータと、を有し、
前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の内壁に沿った内面を形成するように構成されている、ことを特徴とするバイパスバルブ。
【請求項２】
前記弁体の内面は、前記閉状態で、前記スクロール部の内壁と共に一曲面を形成するように、又は、前記スクロール部の内壁に沿った平面を形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項３】
前記弁体は、前記閉状態で前記スクロール部の外壁に係止するフランジ部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項４】
前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって拡径した円錐面を有し、前記弁体は、前記円錐面に対応した傾斜面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項５】
前記分流孔は、前記スクロール部の内壁から外壁に向かって延伸した円形又は矩形の柱状面を有し、前記弁体は、前記柱状面に対応した側面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項６】
前記弁体は、前記アクチュエータの駆動軸から外縁部に向かって拡径したテーパ部を背面に有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【請求項７】
エンジンから排気ガスが供給されて動翼を回転させるガスタービンと、前記動翼と同軸に連結された羽根車により空気を吸入するコンプレッサと、を備え、前記コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジングが前記羽根車の回転軸周りに渦巻き形状に形成されたスクロール部を有する過給機であって、
開状態で前記スクロール部内の圧縮空気の一部を前記スクロール部の上流側にバイパス流路を介して分流させ、閉状態で前記スクロール部内の圧縮空気を下流側に送流するバイパスバルブを有し、該バイパスバルブは、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のバイパスバルブである、ことを特徴とする過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４１５５８（Ｐ２０１２−２４１５５８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０２９６（Ｐ２０１１−１１０２９６）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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