JP2005098267A - Supercharger - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a supercharger capable of easy installation to an engine. <P>SOLUTION: The supercharger 1 includes a turbine 2 including a turbine impeller 12 driven by exhaust gas flow of the engine which is not indicated, a compressor 3 driven by the turbine 2 and pressure-feeding air to the engine, and a casing 4 provided between the turbine and compressor 3 and supporting the turbine 2 and the compressor 3. The casing 4 is provided with a cooling air chamber 21 with adjoining the turbine 2. A cooling air passage 22 connected to the compressor 3 and having part of air pressure-fed by the compressor 13 fed therein is connected to the cooling air chamber 21. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、排気ターボ式過給機に関するものである。   The present invention relates to an exhaust turbocharger.

排気ターボ式過給機は、例えば船舶や自動車、発電機などのエンジンに装着されるものであって、エンジンの燃焼室内に空気を強制的に供給することで、燃焼効率を向上させて、エンジン出力の向上を図るものである。
排気ターボ式過給機(以下「過給機」という。)は、エンジンの排気ガス流によって駆動されるタービンと、このタービンによって駆動されて外気をエンジンに圧送するコンプレッサーと、これらタービン及びコンプレッサーを支持するケーシングとを有している。
タービンは、排気ガス流を受けて回転するタービン羽根車を有しており、コンプレッサーは、回転駆動されることで外気を圧送するコンプレッサー羽根車を有している。これらタービン羽根車とコンプレッサー羽根車とは、回転軸を介して同軸かつ相対回転を規制して接続されている。回転軸は、軸受を介してケーシングに支持されていて、その軸線回りの回転が許容されている。
すなわち、タービン羽根車が回転することで、コンプレッサー羽根車も回転軸回りに回転して、コンプレッサーによる外気の圧送が行われるようになっている。
ここで、軸受には、焼付き防止のために、潤滑油溜め等から潤滑系統を介して潤滑油が供給されている。
An exhaust turbocharger is mounted on an engine such as a ship, a car, or a generator, for example, and forcibly supplies air into the combustion chamber of the engine to improve combustion efficiency and This is intended to improve output.
An exhaust turbo-type supercharger (hereinafter referred to as “supercharger”) includes a turbine driven by an exhaust gas flow of an engine, a compressor driven by the turbine to pump outside air to the engine, and the turbine and the compressor. And a supporting casing.
The turbine has a turbine impeller that rotates by receiving an exhaust gas flow, and the compressor has a compressor impeller that pumps outside air by being driven to rotate. The turbine impeller and the compressor impeller are connected to each other through a rotating shaft so as to be coaxial and restrict relative rotation. The rotating shaft is supported by the casing via a bearing, and is allowed to rotate about its axis.
That is, when the turbine impeller rotates, the compressor impeller also rotates around the rotation axis, and external air is pumped by the compressor.
Here, lubricating oil is supplied to the bearing through a lubricating system from a lubricating oil reservoir or the like to prevent seizure.

タービン羽根車は、略円盤形状をなしており、回転軸に対して、同軸かつ軸線回りの回転を規制して設けられている。タービン羽根車において、コンプレッサーとは反対側を向く面(ケーシングとは反対側を向く面)には、回転中心から径方向外側に向けて延びる羽根が周方向に沿って複数設けられている。このタービン羽根車には、径方向外側から排気ガス流が供給され、羽根に当てられてタービン羽根車の回転に寄与した排気ガス流は、羽根が設けられる面側から軸線方向に排出されるようになっている。   The turbine impeller has a substantially disk shape, and is provided so as to be concentric with respect to the rotation axis and restricted from rotating about the axis. In the turbine impeller, a plurality of blades extending in the radial direction from the center of rotation are provided on the surface facing the side opposite to the compressor (the surface facing the side opposite to the casing) along the circumferential direction. The turbine impeller is supplied with an exhaust gas flow from the outside in the radial direction, and the exhaust gas flow applied to the blades and contributing to the rotation of the turbine impeller is discharged in the axial direction from the surface side where the blades are provided. It has become.

ここで、ケーシングとタービン羽根車との間の空間には、コンプレッサーからシール空気通路を通じて外気が圧送されるようになっている。このようにケーシングとタービン羽根車との間の空間に外気(シール空気)が圧送されることで、この空間の内圧が正圧となる。これにより、タービンからケーシング内への排気ガスの流入が防止されるとともに、排気ガス流からコンプレッサー側に向かうスラスト力を受けるタービン羽根車を押し返して、軸受に加わるスラスト荷重を低減するようになっている。   Here, outside air is pumped from the compressor to the space between the casing and the turbine impeller through the seal air passage. Thus, the outside air (seal air) is pumped into the space between the casing and the turbine impeller, so that the internal pressure of this space becomes a positive pressure. This prevents the exhaust gas from flowing into the casing from the turbine, and pushes back the turbine impeller that receives the thrust force from the exhaust gas flow toward the compressor, thereby reducing the thrust load applied to the bearing. Yes.

ここで、エンジンのアイドル運転時や低回転・低負荷運転時等、タービンの回転数が低くコンプレッサーによるエンジンへの外気の圧送量が少ない場合には、エンジンの吸気力によってコンプレッサー内の外気が吸引されてその内圧が負圧となる場合がある。
この場合には、シール空気通路を通じてタービン内の排気ガスがケーシング内に流入してしまったり、軸受に供給された潤滑油がケーシング内に吸い出されてしまうなどの不都合が生じる。
このため、シール空気通路には、コンプレッサー側の内圧が負圧となった場合にシール空気通路をケーシング外に開放して、シール空気通路の内圧を正圧に保つバキュームブレーカが設けられている。
このような構成の過給機は、例えば後記の特許文献1に記載されている。
Here, when the engine speed is low, the turbine rotation speed is low, and the amount of outside air pumped into the engine by the compressor is small, the outside air in the compressor is sucked by the intake air of the engine. In some cases, the internal pressure becomes negative.
In this case, the exhaust gas in the turbine flows into the casing through the seal air passage, and the lubricating oil supplied to the bearing is sucked into the casing.
Therefore, a vacuum breaker is provided in the seal air passage to open the seal air passage to the outside of the casing when the internal pressure on the compressor side becomes a negative pressure and keep the internal pressure of the seal air passage at a positive pressure.
A turbocharger having such a configuration is described in, for example, Patent Document 1 described later.

特開2002−70569号公報(段落[0002]〜[0004],及び図1)JP 2002-70569 A (paragraphs [0002] to [0004] and FIG. 1)

しかし、過給機は、タービンを排気ガス流によって駆動するものであるため、高温の排気ガス流(500°C程度)に接するタービンからケーシングに熱が伝わり、ケーシングに設けられる軸受やこの軸受の潤滑を行う潤滑系統等の熱に弱い部材が加熱されてしまう。
これら軸受及び潤滑系統等の熱に弱い部材が過熱してしまうと、回転軸と軸受とが焼き付いてしまうなどの不具合が生じるので、従来は、ケーシング内に水室を設けて、ケーシング外部からこの水室内に冷却水を供給することで、ケーシングの冷却を行い、ケーシングに設けられた熱に弱い部材を保護していた。
しかし、このような水冷構造を採用した場合には、ケーシングには、ケーシング内に冷却水を給水する給水管や使用済みの水を排出する排水管等の管路と、付帯設備とを設ける必要がある。このため、このような水冷構造を採用した過給機は、設置に手間がかかってしまう。
However, since the turbocharger drives the turbine by the exhaust gas flow, heat is transferred from the turbine in contact with the high-temperature exhaust gas flow (about 500 ° C.) to the casing, and the bearing provided in the casing or the bearing of this bearing A member that is vulnerable to heat, such as a lubrication system that performs lubrication, is heated.
If these heat-sensitive members such as bearings and lubrication systems are overheated, problems such as seizure of the rotating shaft and the bearings will occur. Conventionally, a water chamber is provided in the casing, and this has been done from the outside of the casing. By supplying cooling water into the water chamber, the casing was cooled, and the heat-sensitive member provided in the casing was protected.
However, when such a water cooling structure is adopted, it is necessary to provide the casing with pipes such as a water supply pipe for supplying cooling water and a drain pipe for discharging used water, and ancillary equipment. There is. For this reason, the supercharger adopting such a water cooling structure takes time to install.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エンジンに対して容易に設置可能な過給機を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the supercharger which can be easily installed with respect to an engine.

上記課題を解決するために、本発明の過給機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる過給機は、エンジンの排気ガス流によってタービン羽根車が回転駆動されるタービンと、該タービンによって駆動されて前記エンジンに外気を圧送するコンプレッサーと、前記タービン及び前記コンプレッサーを支持するケーシングとを有する過給機であって、前記ケーシングには、前記タービンに隣接させて冷却空気室が設けられており、該冷却空気室には、前記コンプレッサーと接続されて該コンプレッサーが圧送する前記外気の一部が送り込まれる冷却空気通路が接続されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the supercharger of the present invention employs the following means.
That is, the supercharger according to the present invention includes a turbine in which a turbine impeller is rotationally driven by an exhaust gas flow of the engine, a compressor that is driven by the turbine and pumps outside air to the engine, the turbine and the compressor. A turbocharger having a supporting casing, wherein the casing is provided with a cooling air chamber adjacent to the turbine, and the cooling air chamber is connected to the compressor so that the compressor is pumped. A cooling air passage into which a part of the outside air is fed is connected.

このように構成される過給機では、ケーシングには、タービンに隣接して冷却空気室が設けられており、この冷却空気室には、コンプレッサーが圧送する外気の一部が、冷却空気通路を通じて送り込まれるようになっている。この外気は、ケーシングにおいてタービンから熱を受ける部分よりも十分に低温であるため、ケーシングにおいて冷却空気室近傍の領域を冷却する冷媒として作用する。
すなわち、ケーシングにおいてタービンから熱を受ける領域が、冷却空気室に送り込まれた外気によって冷却され、ケーシングに設けられる部材、例えば軸受や潤滑系統等の過熱が防止される。
ここで、冷却空気室には、コンプレッサーが稼動している間は常に外気が送り込まれる。すなわち、過給機が稼動している間は常にケーシングの冷却が行われる。
また、ケーシングには、このようにタービンに隣接して冷却空気室が設けられているので、ケーシングにおいてタービンに近い側から他の部分(タービンより離れた部分)への熱伝導による伝熱面積が小さい。すなわち、タービンからの熱がケーシングの他の部材側に伝わりにくいので、空冷でも十分な冷却効果を得ることができる。
ここで、冷却空気通路は、その一部または全体が、ケーシング外に設けた管路によって構成されていてもよいが、ケーシング外に新たに部材を設けずに済むよう、全体がケーシング内に形成された通路によって構成されていることが好ましい。
In the turbocharger configured as described above, the casing is provided with a cooling air chamber adjacent to the turbine, and a part of the outside air pressure-fed by the compressor passes through the cooling air passage in the cooling air chamber. It is supposed to be sent. Since this outside air is sufficiently cooler than the portion of the casing that receives heat from the turbine, it acts as a refrigerant that cools the area near the cooling air chamber in the casing.
That is, the region of the casing that receives heat from the turbine is cooled by the outside air sent into the cooling air chamber, and overheating of members provided in the casing, such as bearings and lubrication systems, is prevented.
Here, outside air is always sent into the cooling air chamber while the compressor is operating. That is, the casing is always cooled while the supercharger is operating.
Further, since the cooling air chamber is provided in the casing adjacent to the turbine in this way, the heat transfer area due to heat conduction from the side close to the turbine to the other part (part away from the turbine) in the casing is reduced. small. That is, since the heat from the turbine is not easily transmitted to the other member side of the casing, a sufficient cooling effect can be obtained even with air cooling.
Here, a part or the whole of the cooling air passage may be constituted by a pipe line provided outside the casing, but the whole is formed inside the casing so that a new member is not required to be provided outside the casing. It is preferable that it is comprised by the made channel | path.

本発明にかかる過給機は、請求項1に記載の過給機であって、前記ケーシングには、前記コンプレッサーと接続されて、該コンプレッサーが供給する外気の一部を前記ケーシングと前記タービン羽根車との間の空間まで導くシール空気通路が設けられており、該シール空気通路のうちの少なくとも一部が、前記冷却空気通路を構成していることを特徴とする。   The supercharger according to the present invention is the supercharger according to claim 1, wherein the casing is connected to the compressor, and a part of the outside air supplied by the compressor is transferred to the casing and the turbine blades. A seal air passage leading to a space between the vehicle and the vehicle is provided, and at least a part of the seal air passage constitutes the cooling air passage.

このように構成される過給機では、ケーシングとタービン羽根車との間の空間に、コンプレッサーからシール空気通路を通じて外気が圧送されるようになっている。すなわち、ケーシングとタービン羽根車との間の空間には、シール空気が供給される。
そして、冷却空気通路とシール空気通路とは、少なくとも一部を共有しているので、これら通路の構造が単純となり、冷却空気通路とシール空気通路とをそれぞれ独立して設けた場合に比べて、過給機の設計及び製造が容易となる。
In the supercharger configured as described above, the outside air is pressure-fed through the seal air passage from the compressor to the space between the casing and the turbine impeller. That is, seal air is supplied to the space between the casing and the turbine impeller.
And since the cooling air passage and the seal air passage share at least a part, the structure of these passages becomes simple, compared with the case where the cooling air passage and the seal air passage are provided independently, The turbocharger can be easily designed and manufactured.

本発明にかかる過給機は、請求項1または2に記載の過給機であって、前記冷却空気室には、前記ケーシングと前記タービン羽根車との間の空間に通じる吐出口が設けられていることを特徴とする。   The supercharger according to the present invention is the supercharger according to claim 1 or 2, wherein the cooling air chamber is provided with a discharge port leading to a space between the casing and the turbine impeller. It is characterized by.

このように構成される過給機では、冷却空気室内に供給された外気は、冷媒として使用されたのちに、吐出口を通じて、ケーシングとタービン羽根車との間の空間に供給される。すなわち、冷却空気室内に供給された外気は、タービンからケーシング内への排ガスの流入の防止と、タービン羽根車に加わるスラスト力を低減させるシール空気としても利用される。
本発明にかかる過給機では、このようにケーシングの冷却に用いられた外気を、シール空気としても利用するので、コンプレッサーから冷却用の空気とシール空気とを別々に取り出す場合に比べて、コンプレッサーから取り出す外気の量が少なくて済む。
これにより、ケーシングの冷却及びケーシングへの排ガスの流入防止を図りながら、コンプレッサーが圧送する外気のうち、エンジンに供給される外気の量の減少を防止して、過給機の性能を維持することができる。
In the supercharger configured as described above, the outside air supplied into the cooling air chamber is used as a refrigerant and then supplied to the space between the casing and the turbine impeller through the discharge port. That is, the outside air supplied into the cooling air chamber is also used as seal air for preventing the inflow of exhaust gas from the turbine into the casing and reducing the thrust force applied to the turbine impeller.
In the supercharger according to the present invention, since the outside air used for cooling the casing in this way is also used as the seal air, the compressor is compared with the case where the cooling air and the seal air are separately taken out from the compressor. The amount of outside air to be taken out can be reduced.
As a result, the cooling of the casing and the prevention of the inflow of exhaust gas into the casing, while maintaining the performance of the supercharger by preventing the decrease in the amount of the outside air supplied to the engine from the outside air pumped by the compressor Can do.

このように構成される過給機は、コンプレッサーが圧送する外気の一部を冷媒として用いてケーシングの冷却を行う。
このため、本発明にかかる過給機では、従来の過給機のように外部から冷却水等の冷媒を供給するための配管及び付帯設備が不要となるので、エンジンへの設置が容易である。
また、この過給機は、エンジンへの設置にあたって、配管の取り回しを考慮する必要がないので、エンジンへの設置形態の自由度が高い。
The supercharger configured in this way cools the casing using a part of the outside air pumped by the compressor as a refrigerant.
For this reason, in the supercharger according to the present invention, pipes and incidental equipment for supplying a coolant such as cooling water from the outside are not required as in the conventional supercharger, so that the supercharger according to the present invention is easily installed in the engine. .
Moreover, since this supercharger does not need to consider the piping arrangement in the installation in an engine, it has a high degree of freedom of the installation form in an engine.

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態にかかる過給機1は、図1及び図2(図1の拡大図)に示すように、図示せぬエンジンの排気ガス流によって駆動されるタービン2と、タービン2によって駆動されてエンジンに外気を圧送するコンプレッサー3と、タービン2とコンプレッサー3との間に設けられてこれらを支持するケーシング4とを有している。
ケーシング4には、一端をタービン2側に突出させ、他端をコンプレッサー3側に突出させた状態にして、回転軸6が挿通されている。回転軸6は、ケーシング4に設けられる軸受7によって、軸線回りの回転を可能にして支持されている。また、ケーシング4には、図示せぬ潤滑油溜めから軸受7まで潤滑油を供給する潤滑油供給路8が設けられている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2 (enlarged view of FIG. 1), the turbocharger 1 according to the present embodiment is driven by an exhaust gas flow of an engine (not shown), and is driven by the turbine 2. It has a compressor 3 that pumps outside air to the engine, and a casing 4 that is provided between the turbine 2 and the compressor 3 and supports them.
A rotating shaft 6 is inserted into the casing 4 with one end protruding toward the turbine 2 and the other end protruding toward the compressor 3. The rotating shaft 6 is supported by a bearing 7 provided in the casing 4 so as to be rotatable around the axis. The casing 4 is provided with a lubricating oil supply passage 8 for supplying lubricating oil from a lubricating oil reservoir (not shown) to the bearing 7.

タービン2は、エンジンの排気系統に接続されてエンジンの排気ガス流の少なくとも一部が供給される排気ガス通路11と、排気ガス導入路11内に供給された排気ガス流を受けて回転するタービン羽根車12とを有している。
タービン羽根車12は、略円盤形状をなしており、回転軸6のタービン2側の端部に対して、同軸かつ軸線回りの回転を規制して設けられている。
タービン羽根車12のケーシング4とは反対側を向く面には、回転中心から径方向外側に向けて延びる羽根12aが周方向に沿って複数設けられている。
タービン羽根車12は、ケーシング4に対向する面をケーシング4に近接させた状態で設けられている。図2に示すように、ケーシング4に対向する面の外周縁には、タービン羽根車12と同心状にして設けられる凹凸からなる凹凸部12bが設けられている。
The turbine 2 is connected to an exhaust system of the engine and is supplied with at least a part of the exhaust gas flow of the engine, and a turbine that rotates by receiving the exhaust gas flow supplied into the exhaust gas introduction passage 11. And an impeller 12.
The turbine impeller 12 has a substantially disk shape, and is provided with respect to the end of the rotating shaft 6 on the turbine 2 side so as to restrict the rotation around the axis.
On the surface of the turbine impeller 12 facing away from the casing 4, a plurality of blades 12 a extending from the rotation center toward the radially outer side are provided along the circumferential direction.
The turbine impeller 12 is provided in a state where the surface facing the casing 4 is close to the casing 4. As shown in FIG. 2, a concavo-convex portion 12 b made of concavo-convex provided concentrically with the turbine impeller 12 is provided on the outer peripheral edge of the surface facing the casing 4.

排気ガス通路11は、エンジンの排気系統と接続されてタービン羽根車12の径方向外側を囲むようにして設けられる供給路11aと、タービン羽根車12の羽根12a側に設けられてタービン羽根車12を通過した排気ガス流を系外、もしくは図示しない排気浄化装置に導く送出路11bとを有している。
すなわち、供給路11aからは、タービン羽根車12に対して径方向外側から排気ガス流が供給され、タービン羽根車12に供給された排気ガス流は、タービン羽根車12の羽根12a側に排出されて、送出路11bに流入するようになっている。
The exhaust gas passage 11 is connected to the exhaust system of the engine and is provided so as to surround the radially outer side of the turbine impeller 12. The exhaust passage 11 is provided on the blade 12 a side of the turbine impeller 12 and passes through the turbine impeller 12. And a delivery path 11b that guides the exhaust gas flow outside the system or to an exhaust gas purification device (not shown).
That is, from the supply path 11a, an exhaust gas flow is supplied from the radially outer side to the turbine impeller 12, and the exhaust gas flow supplied to the turbine impeller 12 is discharged to the blade 12a side of the turbine impeller 12. Thus, it flows into the delivery path 11b.

コンプレッサー3は、回転駆動されることで外気を径方向外側に送出するコンプレッサー羽根車16と、コンプレッサー羽根車16の周囲を囲んでコンプレッサー羽根車16が送出した外気を圧縮する渦巻き室17とを有している。
コンプレッサー羽根車16は、略円盤形状をなしており、回転軸6のコンプレッサー3側の端部に対して、同軸かつ軸線回りの回転を規制して設けられている。
コンプレッサー羽根車16のケーシング4とは反対側を向く面には、回転中心から径方向外側に向けて延びる羽根16aが周方向に沿って複数設けられている。
コンプレッサー羽根車16は、ケーシング4に対向する面をケーシング4に近接させた状態で設けられている。図2に示すように、ケーシング4に対向する面の外周縁には、コンプレッサー羽根車16と同心状にして設けられる凹凸からなる凹凸部16bが設けられている。
The compressor 3 includes a compressor impeller 16 that sends outside air radially outward by being driven to rotate, and a spiral chamber 17 that surrounds the compressor impeller 16 and compresses the outside air sent by the compressor impeller 16. doing.
The compressor impeller 16 has a substantially disk shape, and is provided with respect to the end of the rotating shaft 6 on the compressor 3 side so as to be restricted from rotating coaxially and around the axis.
On the surface of the compressor impeller 16 facing away from the casing 4, a plurality of blades 16a extending from the center of rotation toward the radially outer side are provided along the circumferential direction.
The compressor impeller 16 is provided in a state where the surface facing the casing 4 is close to the casing 4. As shown in FIG. 2, a concavo-convex portion 16 b made of concavo-convex provided concentrically with the compressor impeller 16 is provided on the outer peripheral edge of the surface facing the casing 4.

図3に示すように、ケーシング4において、タービン羽根車12の凹凸部12bに対向する部位には、凹凸部12bと同心状にして、凹凸部4aが設けられている。これら凹凸部4a,12bは、ケーシング4とタービン羽根車12との間の空間Sを封止するラビリンスフィンを構成している。
同様に、ケーシング4において、コンプレッサー羽根車16の凹凸部16bに対向する部位には、凹凸部16bと同心状にして、凹凸部4bが設けられており、これら凹凸部4b,16bは、ケーシング4とコンプレッサー羽根車16との間の空間を封止するラビリンスフィンを構成している。
As shown in FIG. 3, the casing 4 is provided with a concavo-convex portion 4 a concentrically with the concavo-convex portion 12 b at a portion facing the concavo-convex portion 12 b of the turbine impeller 12. These concavo-convex portions 4 a and 12 b constitute labyrinth fins that seal the space S between the casing 4 and the turbine impeller 12.
Similarly, in the casing 4, an uneven portion 4 b is provided at a portion facing the uneven portion 16 b of the compressor impeller 16 so as to be concentric with the uneven portion 16 b, and the uneven portions 4 b and 16 b are provided in the casing 4. And a labyrinth fin for sealing a space between the compressor impeller 16 and the compressor impeller 16.

図1及び図2に示すように、ケーシング4には、タービン2に隣接させて冷却空気室21が設けられている。冷却空気室21は、図1及び図3(図2のB−B矢視断面図)に示すように、タービン2のタービン羽根車12に対向する領域のほぼ全域にわたって設けられている。
図4(図1のA−A矢視断面図)に示すように、冷却空気室21には、コンプレッサー3の渦巻き室17と接続されてコンプレッサー3が圧送する外気の一部が送り込まれる冷却空気通路22が接続されている。
冷却空気通路22は、ケーシング4に穿孔された穴によって構成されている。
また、冷却空気室21には、ケーシング4とタービン羽根車12との間の空間Sに通じる吐出口23が設けられている。ここで、冷却空気室21は、冷却空気通路21から離間した位置で、吐出口23以外の図示せぬ流路を通じて、ケーシング4外に連通されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the casing 4 is provided with a cooling air chamber 21 adjacent to the turbine 2. The cooling air chamber 21 is provided over almost the entire region of the turbine 2 facing the turbine impeller 12 as shown in FIGS.
As shown in FIG. 4 (AA arrow cross-sectional view in FIG. 1), the cooling air chamber 21 is connected to the swirl chamber 17 of the compressor 3 and is supplied with a part of the outside air pressure-fed by the compressor 3. A passage 22 is connected.
The cooling air passage 22 is configured by a hole drilled in the casing 4.
Further, the cooling air chamber 21 is provided with a discharge port 23 communicating with the space S between the casing 4 and the turbine impeller 12. Here, the cooling air chamber 21 communicates with the outside of the casing 4 through a flow path (not shown) other than the discharge port 23 at a position spaced from the cooling air passage 21.

ここで、冷却空気通路22には、その内圧が常に正圧に保たれるよう、コンプレッサー3側(上流側)の圧力がタービン2側(下流側)の圧力以下になった場合に冷却空気通路22をケーシング4外に開放するバキュームブレーカ24が設けられている。   Here, the cooling air passage 22 has a cooling air passage when the pressure on the compressor 3 side (upstream side) is equal to or lower than the pressure on the turbine 2 side (downstream side) so that the internal pressure is always kept at a positive pressure. A vacuum breaker 24 that opens 22 out of the casing 4 is provided.

このように構成される過給機1では、ケーシング4には、タービン2に隣接して冷却空気室21が設けられており、この冷却空気室21には、コンプレッサー3が圧送する外気の一部が、冷却空気通路22を通じて送り込まれるようになっている。
この外気は、ケーシング4においてタービン2から熱を受ける部分よりも十分に低温であるため、ケーシング4において冷却空気室21近傍の領域を冷却する冷媒として作用する。
すなわち、ケーシング4においてタービン2から熱を受ける領域が、冷却空気室21に送り込まれた外気によって冷却され、ケーシング4に設けられる部材、例えば軸受7や潤滑系統等の過熱が防止される。
ここで、冷却空気室21には、コンプレッサーが稼動している間は常に外気が送り込まれる。すなわち、過給機が稼動している間は常にケーシングの冷却が行われる。
In the turbocharger 1 configured as described above, the casing 4 is provided with a cooling air chamber 21 adjacent to the turbine 2, and a part of the outside air pressure-fed by the compressor 3 is provided in the cooling air chamber 21. Are fed through the cooling air passage 22.
Since this outside air is sufficiently cooler than the portion that receives heat from the turbine 2 in the casing 4, it acts as a refrigerant that cools the area in the vicinity of the cooling air chamber 21 in the casing 4.
That is, the region of the casing 4 that receives heat from the turbine 2 is cooled by the outside air sent into the cooling air chamber 21, and overheating of members provided in the casing 4, such as the bearing 7 and the lubrication system, is prevented.
Here, outside air is always sent into the cooling air chamber 21 while the compressor is operating. That is, the casing is always cooled while the supercharger is operating.

また、ケーシング4には、このようにタービン2に隣接して冷却空気室21が設けられているので、ケーシング4においてタービン2に近い側から他の部分(タービン2より離れた部分)への熱伝導による伝熱面積が小さい。すなわち、タービン2からの熱がケーシング4の他の部材側に伝わりにくいので、空冷でも十分な冷却効果を得ることができる。   Further, since the casing 4 is provided with the cooling air chamber 21 adjacent to the turbine 2 in this manner, heat from the side close to the turbine 2 to the other part (part away from the turbine 2) in the casing 4. The heat transfer area by conduction is small. That is, since the heat from the turbine 2 is not easily transmitted to the other member side of the casing 4, a sufficient cooling effect can be obtained even with air cooling.

このように、本実施形態にかかる過給機1は、コンプレッサー3が圧送する外気の一部を冷媒として用いてケーシング4の冷却を行う構成である。
このため、この過給機1では、従来の過給機のように外部から冷却水等の冷媒を供給するための配管及び付帯設備が不要となるので、エンジンへの設置が容易である。
また、この過給機1は、エンジンへの設置にあたって、配管の取り回しを考慮する必要がないので、エンジンへの設置形態の自由度が高い。
As described above, the supercharger 1 according to the present embodiment is configured to cool the casing 4 using a part of the outside air pumped by the compressor 3 as a refrigerant.
For this reason, since this supercharger 1 does not require piping and incidental equipment for supplying a coolant such as cooling water from the outside, unlike the conventional supercharger, it is easy to install in the engine.
Moreover, since this supercharger 1 does not need to consider the piping arrangement in the installation in an engine, it has a high degree of freedom of the installation form in an engine.

また、冷却空気室21には、ケーシング4とタービン羽根車12との間の空間Sに通じる吐出口23が設けられていて、コンプレッサー3から冷却空気通路22を通じて冷却空気室21内に供給された外気が、吐出口23から吐出されるようになっている。
すなわち、冷却空気通路22、冷却空気室21、及び吐出口23は、コンプレッサー3が供給する外気の一部をケーシング4とタービン羽根車12との間の空間Sまで導くシール空気通路の役割も兼ねており、冷却空気室21内に供給された外気は、冷媒として使用されたのちに、吐出口23を通じて排出されて、タービン2からケーシング4内への排ガスの流入の防止と、タービン羽根車12に加わるスラスト力を低減させるシール空気としても利用される。
これにより、冷却空気通路22とシール空気通路とをそれぞれ独立して設けた場合に比べて、過給機1の設計及び製造が容易となる。
Further, the cooling air chamber 21 is provided with a discharge port 23 communicating with the space S between the casing 4 and the turbine impeller 12, and is supplied from the compressor 3 through the cooling air passage 22 into the cooling air chamber 21. Outside air is discharged from the discharge port 23.
That is, the cooling air passage 22, the cooling air chamber 21, and the discharge port 23 also serve as a seal air passage that guides a part of the outside air supplied by the compressor 3 to the space S between the casing 4 and the turbine impeller 12. The outside air supplied into the cooling air chamber 21 is used as a refrigerant and is then discharged through the discharge port 23 to prevent the inflow of exhaust gas from the turbine 2 into the casing 4 and the turbine impeller 12. It is also used as seal air to reduce the thrust force applied to the.
Thereby, compared with the case where the cooling air channel | path 22 and the seal air channel | path are each provided independently, design and manufacture of the supercharger 1 become easy.

なお、冷却空気室21には、シール空気として必要な流量以上の外気が供給されるようになっている。そして、冷却空気室21内に供給された外気のうち、シール空気として使用される以外のものは、図示せぬ流路を通じてケーシング4外に排出されるようになっている。すなわち、冷却空気室21を流通する外気の流量は、ケーシング4の冷却に十分なだけ確保されている。   The cooling air chamber 21 is supplied with outside air having a flow rate higher than that necessary for sealing air. Of the outside air supplied into the cooling air chamber 21, air other than that used as sealing air is discharged out of the casing 4 through a flow path (not shown). That is, the flow rate of the outside air flowing through the cooling air chamber 21 is ensured enough for cooling the casing 4.

また、この過給機1では、ケーシング4の冷却に用いられた外気を、シール空気としても利用するので、コンプレッサー3から冷却用の空気とシール空気とを別々に取り出す場合に比べて、コンプレッサー3から取り出す外気の量が少なくて済む。
これにより、ケーシング4の冷却及びケーシング4への排ガスの流入防止を図りながら、コンプレッサー3が圧送する外気のうち、エンジンに供給される外気の量の減少を防止して、過給機1の性能を維持することができる。
Moreover, in this supercharger 1, since the outside air used for cooling the casing 4 is also used as seal air, the compressor 3 is compared with a case where cooling air and seal air are separately taken out from the compressor 3. The amount of outside air to be taken out can be reduced.
Thus, the cooling of the casing 4 and the inflow of exhaust gas into the casing 4 are prevented, and the amount of the outside air supplied to the engine among the outside air pressure-fed by the compressor 3 is prevented from being reduced. Can be maintained.

ここで、本実施の形態では、冷却空気通路22を、ケーシング4に穿孔された穴によって構成した例を示したが、これに限られることなく、冷却空気通路22の一部または全体が、ケーシング4外に設けた管路によって構成されていてもよい。   Here, in the present embodiment, an example in which the cooling air passage 22 is configured by a hole drilled in the casing 4 is shown. However, the present invention is not limited to this, and a part or the whole of the cooling air passage 22 is formed in the casing. 4 You may be comprised by the pipe line provided outside.

本発明の一実施形態にかかる過給機の構成を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the structure of the supercharger concerning one Embodiment of this invention. 図1の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. 図2のB−B矢視断面図である。It is a BB arrow sectional view of Drawing 2. 図1のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 過給機
2 タービン
3 コンプレッサー
4 ケーシング
12 タービン羽根車
21 冷却空気室(シール空気通路)
22 冷却空気通路(シール空気通路)
23 吐出口(シール空気通路)
S 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supercharger 2 Turbine 3 Compressor 4 Casing 12 Turbine impeller 21 Cooling air chamber (seal air passage)
22 Cooling air passage (seal air passage)
23 Discharge port (seal air passage)
S space

Claims (3)

エンジンの排気ガス流によってタービン羽根車が回転駆動されるタービンと、該タービンによって駆動されて前記エンジンに外気を圧送するコンプレッサーと、前記タービン及び前記コンプレッサーを支持するケーシングとを有する排気ターボ式過給機であって、
前記ケーシングには、前記タービンに隣接させて冷却空気室が設けられており、
該冷却空気室には、前記コンプレッサーと接続されて該コンプレッサーが圧送する前記外気の一部が送り込まれる冷却空気通路が接続されていることを特徴とする排気ターボ式過給機。
A turbocharger having a turbine in which a turbine impeller is rotationally driven by an exhaust gas flow of the engine, a compressor driven by the turbine to pump outside air to the engine, and a casing that supports the turbine and the compressor. Machine,
The casing is provided with a cooling air chamber adjacent to the turbine,
An exhaust turbocharger, wherein a cooling air passage connected to the compressor and into which a part of the outside air pressure-fed by the compressor is sent is connected to the cooling air chamber.
前記ケーシングには、前記コンプレッサーと接続されて、該コンプレッサーが供給する外気の一部を前記ケーシングと前記タービン羽根車との間の空間まで導くシール空気通路が設けられており、
該シール空気通路のうちの少なくとも一部が、前記冷却空気通路を構成していることを特徴とする請求項1記載のターボ式過給機。
The casing is provided with a sealed air passage that is connected to the compressor and guides a part of the outside air supplied by the compressor to a space between the casing and the turbine impeller.
The turbocharger according to claim 1, wherein at least a part of the seal air passage constitutes the cooling air passage.
前記冷却空気室には、前記ケーシングと前記タービン羽根車との間の空間に通じる吐出口が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の排気ターボ式過給機。 3. The exhaust turbocharger according to claim 1, wherein the cooling air chamber is provided with a discharge port that leads to a space between the casing and the turbine impeller.
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