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過給機
説明

過給機

【課題】熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止する。
【解決手段】過給機は、コンプレッサハウジングおよびタービンハウジングが一体化された過給機本体と、過給機本体に回転自在に支持されるとともに、タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動する作動部22を有し、当該作動部の作動に伴ってタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータ20と、エンジンに接続された状態で、作動部とエンジンとの間に配置され、エンジンから作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材30と、を備え、遮熱部材は、間隙を維持して対向配置された一対の遮熱部31a、31bを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じてタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせる流量を調整するアクチュエータを備える過給機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、過給機は、例えばエンジン等に接続して出力を高める用途で用いられる。この過給機の過給圧が高くなると、その後の排気ガスの流量や圧力が高まることから、過給機の回転力が高まって、さらに過給圧が高まり、エンジンや過給機が損傷する恐れがある。そこで、過給機の中には、排気ガスの一部をエンジンからタービンの下流にバイパスさせ、タービンハウジングに流入する排気ガスの圧力を抑制するアクチュエータを備えたものが普及している。
【0003】
具体的に説明すると、過給機には、タービンインペラの上流と下流とを連通するバイパス流路が設けられるとともに、このバイパス流路を開閉するウェイストゲートバルブが設けられている。ウェイストゲートバルブにはアクチュエータが接続されており、このアクチュエータは、コンプレッサハウジング内の圧力が所定圧を超えるとダイアフラムが作動するとともに、このダイアフラムの作動に伴ってウェイストゲートバルブを開くように動作する。
【0004】
上記アクチュエータ、より詳細にはダイアフラムは、一般的に熱に弱く、例えば、特許文献1に示される過給機においては、アクチュエータの近傍に、L形断熱部材を配している。こうすることで、アクチュエータが、エンジンの排気ガスによって高温となったタービンハウジングからの輻射熱によって劣化することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2011−127576号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上記特許文献1に示される断熱部材を設けたとしても、タービンハウジングやエンジン等の熱源からの輻射熱が強い場合や、アクチュエータがエンジンやタービンハウジング近傍に配置される場合には、輻射や対流によってアクチュエータ(ダイアフラム)への伝熱が防ぎきれないおそれがあり、断熱効果のより一層の向上が望まれている。
【0007】
本発明の目的は、熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止することができる過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の過給機は、エンジンに接続される過給機であって、コンプレッサハウジングおよびタービンハウジングが一体化された過給機本体と、前記過給機本体に回転自在に支持されるとともに、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、前記コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動する作動部を有し、当該作動部の作動に伴って前記タービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータと、前記エンジンに接続された状態で、前記作動部と前記エンジンとの間に配置され、前記エンジンから前記作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材と、を備え、前記遮熱部材は、間隙を維持して対向配置された一対の遮熱部を備えていることを特徴とする。
【0009】
前記作動部は、ケーシングと、前記ケーシングに収容されたダイアフラムによって構成され、前記遮熱部材は、前記ケーシングの外周面に沿って延在していてもよい。
【0010】
前記一対の遮熱部の間隙は、該一対の遮熱部の外部へ開放されていてもよい。
【0011】
前記一対の遮熱部の間隙の開放方向は、前記エンジンと逆側であってもよい。
【0012】
前記一対の遮熱部のうち、前記作動部側に位置する遮熱部は、前記エンジン側に位置する遮熱部より、該作動部の作動方向を軸とする軸回り方向に長く延在していてもよい。
【0013】
前記遮熱部材は、前記作動部と前記タービンハウジングとの間に位置してもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】過給機および過給機とエンジンの接続関係を説明するための説明図である。
【図2】過給機の外観斜視図である。
【図3】アクチュエータの外観斜視図である。
【図4】アクチュエータの正面図である。
【図5】図4(a)のA矢視図である。
【図6】過給機の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0017】
図1は、過給機および過給機とエンジンの接続関係を説明するための説明図であり、図2は、過給機Cの外観斜視図である。以下では、図1に示す矢印F方向を過給機Cの前側とし、矢印R方向を過給機Cの後側として説明する。図1に示すように、過給機Cは、過給機本体1を備えて構成される。この過給機本体1は、ベアリングハウジング2と、ベアリングハウジング2の前側に締結ボルト3によって連結されるタービンハウジング4と、ベアリングハウジング2の後側に締結ボルト5によって連結されるコンプレッサハウジング6と、が一体化されて形成されている。
【0018】
ベアリングハウジング2には、過給機Cの前後方向に貫通する軸受孔2aが形成されており、この軸受孔2aにタービン軸7がベアリングを介して回転自在に支持されている。タービン軸7の前端部(一端)にはタービンインペラ8が一体的に連結されており、このタービンインペラ8がタービンハウジング4内に回転自在に収容されている。また、タービン軸7の後端部(他端)にはコンプレッサインペラ9が一体的に連結されており、このコンプレッサインペラ9がコンプレッサハウジング6内に回転自在に収容されている。
【0019】
コンプレッサハウジング6には、過給機Cの後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口10が形成されている。また、締結ボルト5によってベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6とが連結された状態では、これら両ハウジング2、6の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路11が形成される。このディフューザ流路11は、タービン軸7(コンプレッサインペラ9)の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ9を介して吸気口10に連通している。
【0020】
また、コンプレッサハウジング6には、ディフューザ流路11よりもタービン軸7(コンプレッサインペラ9)の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路12が設けられている。コンプレッサスクロール流路12は、エンジン13の吸気口13aと連通するとともに、ディフューザ流路11にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ9が回転すると、吸気口10からコンプレッサハウジング6内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路11およびコンプレッサスクロール流路12で昇圧されてエンジン13の吸気口13aに導かれることとなる。
【0021】
この昇圧された流体が漏れないよう、ベアリングハウジング2とコンプレッサハウジング6との接触面には、ベアリングハウジング2側に、タービン軸7の軸方向の凹みがあり、この凹みにOリング2bが取り付けられている。
【0022】
タービンハウジング4には、過給機Cの前側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口14が形成されている。また、締結ボルト3によってベアリングハウジング2とタービンハウジング4とが連結された状態では、これら両ハウジング2、4の対向面間に流路15が形成される。この流路15は、タービン軸7(タービンインペラ8)の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。
【0023】
また、タービンハウジング4には、流路15よりもタービン軸7(タービンインペラ8)の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路16が設けられている。タービンスクロール流路16は、エンジン13の排気口13bから排出される排気ガスが導かれるガス流入口16a(図2に示す)と連通するとともに、上記の流路15にも連通している。したがって、ガス流入口16aからタービンスクロール流路16に導かれた排気ガスは、流路15およびタービンインペラ8を介して吐出口14に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ8を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ8の回転力は、タービン軸7を介してコンプレッサインペラ9に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ9の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジン13の吸気口13aに導かれることとなる。
【0024】
ウェイストゲートバルブ17は、ガス流入口16aからタービンスクロール流路16までの流路18に設けられる。この流路18には、排気口13bから排出される排気ガスを、タービンインペラ8の下流側にバイパスするバイパス流路19が設けられており、ウェイストゲートバルブ17によってバイパス流路19が開かれると、排気ガスの一部がバイパス流路19を介してタービンインペラ8の下流側にバイパスされることとなる。
【0025】
ウェイストゲートバルブ17の開閉のため、ウェイストゲートバルブ17にはアクチュエータ20が接続されている。このウェイストゲートバルブ17とアクチュエータ20との接続関係について説明する。
【0026】
図1および図2に示すように、コンプレッサハウジング6内のコンプレッサスクロール流路12に接続された配管21が、アクチュエータ20の作動部22に接続される。
【0027】
作動部22は、コンプレッサスクロール流路12で圧縮された流体の圧力に応じて作動する。具体的に、作動部22は、円筒形状のケーシング22cを有し、そのケーシング22cによって外形が形成される。そして、ケーシング22cの内部には、ダイアフラム22aとバネ22bが配され(図1に示す)、ダイアフラム22aが流体から受ける圧力による力がバネの弾性力を超えると作動する。
【0028】
ロッド23は、一端が作動部22に連結され、他端が介在部材24を介して回転軸25の一端に接続されており、作動部22が作動すると矢印22dの向きに動き、回転軸25を矢印25aの向きに回転させる。回転軸25の他端には介在部材26を介してウェイストゲートバルブ17が接続されており、ウェイストゲートバルブ17は、回転軸25の矢印25aの向きの回転に伴い開弁する。
【0029】
そして、ウェイストゲートバルブ17の開度が、コンプレッサスクロール流路12で圧縮された流体の圧力に応じて変化することで、タービンインペラ8の下流側にバイパスされる排気ガスの流量が調整されることとなる。
【0030】
こうして、アクチュエータ20は、作動部22の作動に伴ってタービンインペラ8に導かれる流体(排気ガス)をバイパスさせる流量を調整し、ガス流入口16aからタービンスクロール流路16に流入する排気ガスの圧力を抑制し、タービンインペラ8の回転出力を抑える機能を果たす。
【0031】
図3は、アクチュエータ20の外観斜視図であり、図4は、アクチュエータ20の正面図および部分断面図である。特に、図4(a)は、アクチュエータ20の正面図を示し、図4(b)は、図4(a)のIV(b)‐IV(b)線断面図を示す。ただし、図4(b)では、作動部22の内部構造については図示を省略する。
【0032】
図3に示すように、アクチュエータ20の作動部22の一端には、上述した配管21が接続される取圧口27が設けられ、作動部22の他端には、アクチュエータ20を過給機本体1に設置するための固定部材28が設けられる。
【0033】
固定部材28は、図4(b)に示すように、ネジやナット等の締結ボルト29によって、作動部22に固設される。また、固定部材28は、2つの突出部分にボルト穴28a、28bが設けられ(図3参照)、このボルト穴28a、28bを介して不図示のボルト等によって過給機本体1にボルト締めされる。
【0034】
アクチュエータ20には、作動部22のケーシング22cの一部を覆うように遮熱部材30が取り付けられる。遮熱部材30は、過給機Cがエンジン13に接続された状態で、作動部22とエンジン13との間に配置され、エンジン13から作動部22への伝熱を遮熱する。
【0035】
遮熱部材30は、作動部22のケーシング22cに沿って延在する。かかる構成により、遮熱部材30は、作動部22のダイアフラム22aへの伝熱をより確実に抑制できる。
【0036】
また、遮熱部材30は、図4(b)に示すように、一対の遮熱部31a、31bを備えており、作動部22の他端と固定部材28との間に挟持される。
【0037】
図5は、図4(a)のA矢視図である。図5(b)の部分拡大図に示すように、遮熱部31a、31bは、間隙30aを維持して対向配置される。
【0038】
本実施形態の過給機Cは、一対の遮熱部31a、31bがエンジン13からアクチュエータ20への輻射熱の伝熱を低減している。上述したように、この一対の遮熱部31a、31bは間隙30aを維持して配されるため、遮熱部材30は、間隙30aの空気によって断熱効果が高められる。こうして、アクチュエータ20の熱による劣化を低減可能となる。
【0039】
一対の遮熱部31a、31bの間隙30aは、これら一対の遮熱部31a、31bによって密閉された空間ではなく、外部へ開放された構成となっている。かかる構成により、一対の遮熱部31a、31bの間隙30aに空気の流れが生じるため、空気によって遮熱部31a、31bそれぞれを冷却でき、遮熱部31a、31bの温度上昇を抑制可能となる。そのため、熱源からアクチュエータ20への伝熱を一層低減することができる。
【0040】
また、図5(b)に示すように、一対の遮熱部31a、31bのうち、作動部22側に位置する遮熱部31aは、エンジン13側に位置する遮熱部31bより、作動部22の作動方向を軸とする軸回り方向(図中、両矢印33で示す)に長く延在している。
【0041】
エンジン13から作動部22への輻射熱は、エンジン13から作動部22へ放たれる電磁波によって生じる。図5(a)に、この電磁波を模式的に矢印で示す。本実施形態のように作動部22が曲面を有する場合、作動部22の側面側(図中破線の円34で示す)よりもエンジン13に面する中央側(図中破線の楕円35で示す)の方が電磁波の密度が高く高温となり易い。
【0042】
そこで、作動部22側の遮熱部31aを長くすることで、高温となる中央側を2重構造とする一方、側面側を1枚として遮熱部材30の占有体積を小さくすることが可能となる。そのため、過給機Cは、遮熱部材30が過給機Cの他の部材に干渉し難くなると共に、軽量化を図ることができる。本実施形態では、図5(a)中、作動部22の左側のみ、遮熱部31aの方が遮熱部31bより長くしているが、作動部22の右側も同様に、遮熱部31aの方が遮熱部31bより長くしてもよい。
【0043】
図6は、過給機Cの側面図である。図6において、エンジン13は、ガス流入口16aに向かう、図中下側に位置する。ここで、図6に破線の円36で示す、一対の遮熱部31a、31bの間隙30aの開放部分において、その開放方向は、エンジン13に向かう方向(図中矢印37の向き)と逆側(図中矢印38の向き)である。
【0044】
ここで、エンジン13に向かう方向と逆側とは、エンジン13に向かう方向に対して、必ずしも真逆である必要はなく、エンジン13に向かう方向に対して90度未満の角度を成す方向であればよい。
【0045】
アクチュエータ20の作動部22からみてエンジン13側の空気は、エンジン13によって加熱され高温となっている。そこで、間隙30aの開放方向をエンジン13と逆側とすることで、低温の空気を間隙30aに取り込み、遮熱部31a、31bの冷却効率を高めることが可能となる。
【0046】
また、本実施形態の遮熱部材30は、作動部22とタービンハウジング4との間に位置する。より詳細には、遮熱部材30は、作動部22と、タービンハウジング4の特にガス流入口16aとの間に位置する。
【0047】
タービンハウジング4の特にガス流入口16a近傍は、エンジン13から排出された排気ガスによって加熱され高温となっている。そのため、遮熱部材30が作動部22とタービンハウジング4との間に位置する構成により、遮熱部材30は、エンジン13からの輻射熱に加えて、タービンハウジング4からの輻射熱も防ぐことができる。
【0048】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明は、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じてタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせる流量を調整する過給機に利用することができる。
【符号の説明】
【0050】
C …過給機
1 …過給機本体
4 …タービンハウジング
6 …コンプレッサハウジング
7 …タービン軸
8 …タービンインペラ
9 …コンプレッサインペラ
20 …アクチュエータ
22 …作動部
22a …ダイアフラム
22c …ケーシング
30 …遮熱部材
30a …間隙
31 …遮熱部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンに接続される過給機であって、
タービンハウジングおよびコンプレッサハウジングが一体化された過給機本体と、
前記過給機本体に回転自在に支持されるとともに、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、
前記コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動する作動部を有し、当該作動部の作動に伴って前記タービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータと、
前記エンジンに接続された状態で、前記作動部と前記エンジンとの間に配置され、前記エンジンから前記作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材と、を備え、
前記遮熱部材は、
間隙を維持して対向配置された一対の遮熱部を備えていることを特徴とする過給機。
【請求項2】
前記作動部は、
ケーシングと、
前記ケーシングに収容されたダイアフラムによって構成され、
前記遮熱部材は、前記ケーシングの外周面に沿って延在していることを特徴とする請求項1記載の過給機。
【請求項3】
前記一対の遮熱部の間隙は、該一対の遮熱部の外部へ開放されていることを特徴とする請求項1または2に記載の過給機。
【請求項4】
前記一対の遮熱部の間隙の開放方向は、前記エンジンと逆側であることを特徴とする請求項3に記載の過給機。
【請求項5】
前記一対の遮熱部のうち、前記作動部側に位置する遮熱部は、前記エンジン側に位置する遮熱部より、該作動部の作動方向を軸とする軸回り方向に長く延在することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の過給機。
【請求項6】
前記遮熱部材は、前記作動部と前記タービンハウジングとの間に位置することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の過給機。

【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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【図6】
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【公開番号】特開2013−100773(P2013−100773A)
【公開日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−245037(P2011−245037)
【出願日】平成23年11月9日(2011.11.9)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】