JP2019090336A - 過給機 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドタンクから軸受への潤滑油の供給を確実に行うことができる過給機を提供することを目的とする。
この発明の第一態様によれば、過給機は、中心軸回りに回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサホイールと、前記回転軸から径方向外側に延び、前記回転軸と一体に回転するスラストディスクと、前記スラストディスクに対して前記中心軸方向で対向する静止ディスクと、前記スラストディスクと前記静止ディスクとの隙間に供給する潤滑油を蓄えるヘッダタンクと、前記ヘッダタンク内に前記潤滑油を送り込むポンプと、前記ヘッダタンクから前記隙間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給路と、前記ヘッダタンクの内部と外部とを連通し、前記ヘッダタンク内の前記潤滑油の油量の変動にともなって前記ヘッダタンク内の空気を外部に出し入れする連通部と、前記ヘッダタンク内に外部から空気を導入する空気導入部と、前記空気導入部に設けられ、前記ヘッダタンク内の空気の圧力が前記ヘッダタンク外の空気の圧力よりも小さくなった場合にのみ開弁する逆止弁と、を備える。
過給機の運転中に、何らかの原因でポンプが停止した場合、ポンプからヘッダタンクへの潤滑油の送り込みは行われなくなる。このとき、ヘッダタンク内の潤滑油のレベルが、連通部のヘッダタンク内における開口よりも高いと、潤滑油が連通管に流れ込み、連通管を通してのヘッダタンクの内部と外部との連通が遮断される場合がある。この状態で、ヘッダタンク内の潤滑油のレベルが下がると、ヘッダタンク内の空気の圧力が低下する。すると、空気導入部に設けられた逆止弁が開弁する。これにより、空気導入部を通して、ヘッダタンクの外部からヘッダタンク内に空気が導入される。その結果、ヘッダタンク内の空気の圧力が過度に低下することを抑え、過給機の運転中にポンプが停止した場合であっても、ヘッダタンクからスラストディスクと静止ディスクとの隙間への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
一般に、スラストディスクにテーパランドを有する場合、スラストディスクと静止ディスクとの隙間の径方向内側から空気を吸い込むと、回転軸の回転による遠心力によって、吸い込まれた空気が径方向外側に広がる。すると、スラストディスクと静止ディスクとの隙間への潤滑油も、径方向外側に流出してしまいやすい。これに対し、スラストディスクにテーパランドを有する構成において、ヘッダタンクに空気導入部及び逆止弁を備えることで、過給機の運転中にポンプが停止した場合であっても、ヘッダタンクからスラストディスクと静止ディスクとの隙間への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
このように構成することで、過給機が通常運転している場合、ヘッダタンクから潤滑油供給路を通して送り込まれる潤滑油は、供給口から、スラストディスクと静止ディスクとの隙間に供給される。この場合、外周孔は供給口よりも開口面積が小さいので、ヘッダタンクから潤滑油供給路を通して送り込まれる潤滑油は、主に供給口から流れ出る。
過給機の運転中にポンプが停止し、スラストディスクと静止ディスクとの隙間の径方向内側から空気を吸い込むと、供給口からの潤滑油の供給が行われにくくなるが、このときには、供給口よりも径方向外側に設けられた外周孔を通して、ヘッダタンクからスラストディスクと静止ディスクとの隙間への潤滑油の供給が行われる。
このように構成することで、外周孔を通してスラストディスクと静止ディスクとの隙間に供給された潤滑油は、凹部を経て、スラストディスクと静止ディスクとの隙間で効率良く広がる。これにより、スラストディスクと静止ディスクとの隙間への潤滑油の供給を、より確実に行うことができる。
このように構成することで、外周孔を通して供給された潤滑油は、凹部を経て、スラストディスクと静止ディスクとの隙間で径方向外側に効率良く広がる。これにより、スラストディスクと静止ディスクとの隙間への潤滑油の供給を、より確実に行うことができる。
このように構成することで、過給機の運転中にポンプが停止した場合に、シール部によって、静止ディスクの内周面と回転軸の外周面との間に空気が流入することを抑えることができる。これにより、スラストディスクと静止ディスクとの隙間の径方向内側から空気が吸い込まれることを抑えることができる。したがって、スラストディスクと静止ディスクとの隙間に存在する潤滑油が流出することを抑え、潤滑性を維持することができる。
(第一実施形態)
図1は、この発明の第一実施形態における過給機の全体構成を示す模式図である。
図1に示すように、この実施形態の過給機1Aは、回転軸2と、タービンホイール3と、コンプレッサホイール4と、ラジアル軸受5と、スラスト軸受6と、ヘッダタンク40と、を備えている。この過給機1Aは、例えば、回転軸2の中心軸Oが水平方向に延在するような姿勢で船舶に搭載される。
スラストディスク20は、静止ディスク30に対向する側の側面21に形成されたテーパランド22を備える。
図2〜図4に示すように、テーパランド22は、潤滑油受入溝23と、給油溝24と、テーパ部25と、を備える。
潤滑油受入溝23は、スラストディスク20の側面21の径方向の内側部分に形成されている。潤滑油受入溝23は、中心軸O周りの周方向に連続している。潤滑油受入溝23は、スラストディスク20の側面21に、静止ディスク30から離間する方向に窪んで形成されている。
図2、図5に示すように、静止ディスク30は、潤滑油供給路33を備えている。潤滑油供給路33は、ヘッダタンク40から供給される潤滑油を、スラストディスク20と静止ディスク30との隙間に供給する。潤滑油供給路33は、静止ディスク30において周方向に間隔をあけて複数個所に設けられている。各潤滑油供給路33は、静止ディスク30において、径方向に延びるよう形成されている。潤滑油供給路33の径方向外側の端部には、ヘッダタンク40からの供給管44Cが接続されている。
連通管42は、ヘッダタンク40の内部と外部とを連通する。連通管42は、ヘッダタンク40内の潤滑油量の変動にともなってヘッダタンク40内で増減する空気を、外部に出し入れする。すなわち、ヘッダタンク40内の潤滑油量が増えたときには、ヘッダタンク40内の空気を外部に排出する。ヘッダタンク40内の潤滑油量が減ったときには、外部からヘッダタンク40内に空気を取り込む。連通管42は、ヘッダタンク40内の上部に開口部42aを有している。
過給機1Aの運転中に、何らかの原因でポンプ41が停止した場合、ポンプ41からヘッダタンク40内への潤滑油の送り込みは行われなくなる。このとき、図6に示すように、ヘッダタンク40内の潤滑油のレベルLが、連通管42のヘッダタンク40内における開口部42aよりも高く、潤滑油が連通管42に流れ込んでいると、ヘッダタンク40の内部と外部との連通管42を通しての連通が遮断される場合がある。この遮断状態で、ヘッダタンク40内の潤滑油のレベルが下がると、ヘッダタンク40内の空気の圧力が低下する。ヘッダタンク40内の空気の圧力がヘッダタンク40外の空気の圧力(大気圧)よりも小さくなると、空気導入管43に設けられた逆止弁45が開弁する。これにより、空気導入管43を通して、ヘッダタンク40の外部からヘッダタンク40内に空気が導入される。その結果、ヘッダタンク40内の空気の圧力が過度に低下することを抑え、ヘッダタンク40からスラストディスク20と静止ディスク30との隙間への潤滑油の供給が安定して行われる。
次に、この発明に係る第二実施形態を図面に基づき説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態に対し、外周孔51及び溝52を備える構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図7、図8に示すように、この実施形態におけるヘッダタンク40を備えた過給機1Bは、静止ディスク30に、外周孔51と溝(凹部)52と、を備える。
さらに、第二実施形態では、凹部として溝52を形成する場合を例示したが、凹部の形状についてはいかなる形状としてもよい。
次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一、第二実施形態に対し、回転軸2と静止ディスク30との間に、シール部60を備える構成のみが異なるので、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図9に示すように、この実施形態におけるヘッダタンク40を備えた過給機1Cは、中心軸O方向において静止ディスク30に対してスラストディスク20とは反対側に、シール部60を備える。シール部60は、外周側凸部62と、内周側凸部63と、を備える。
静止ディスク30には、中心軸O方向に沿ってスラストディスク20と反対側に延びる延伸部61が形成されている。外周側凸部62は、延伸部61から径方向内側に突出している。外周側凸部62は、中心軸O方向に間隔をあけて複数設けられている。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、第二実施形態で示した外周孔51及び溝52と、第三実施形態で示したシール部60とを、兼ね備える構成とすることができる。
さらに、過給機1A、1B、1Cの各部の構成は、この発明の主旨の範囲内であれば、適宜変更することが可能である。
加えて、過給機1A、1B、1Cの用途が船舶用の場合について説明したが、船舶用に限られるものでは無い。例えば、過給機1A、1B、1Cの用途は、発電機等であってもよい。
2 回転軸
2a 第一端部
2b 第二端部
2f 外周面
3 タービンホイール
4 コンプレッサホイール
5 ラジアル軸受
6 スラスト軸受
7 軸受支持部
20 スラストディスク
21 側面
22 テーパランド
23 潤滑油受入溝
24 給油溝
25 テーパ部
30 静止ディスク
30g 内周面
31 平坦面
32 パッド部
33 潤滑油供給路
34 供給溝(供給口)
40 ヘッダタンク
41 ポンプ
42 連通管(連通部)
42a 開口部
43 空気導入管(空気導入部)
43a 開口部
44A〜44C 供給管
45 逆止弁
51 外周孔
52 溝(凹部)
60 シール部
61 延伸部
62 外周側凸部
63 内周側凸部
O 中心軸
この発明の第一態様によれば、過給機は、中心軸回りに回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサホイールと、前記回転軸から径方向外側に延び、前記回転軸と一体に回転するスラストディスクと、前記スラストディスクに対して前記中心軸方向で対向する静止ディスクと、前記スラストディスクと前記静止ディスクとの隙間に供給する潤滑油を蓄えるヘッダタンクと、前記ヘッダタンク内に前記潤滑油を送り込むポンプと、前記ヘッダタンクから前記隙間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給路と、前記ヘッダタンクの内部と外部とを連通し、前記ヘッダタンク内の前記潤滑油の油量の変動にともなって前記ヘッダタンク内の空気を外部に出し入れする連通部と、前記連通部が外部と連通させる前記ヘッダタンクの内部に、前記ヘッダタンクの外部から空気を導入する空気導入部と、前記空気導入部に設けられ、前記連通部の前記ヘッダタンク内における開口部よりも前記ヘッダタンク内の潤滑油のレベルが高くなり、前記潤滑油が前記連通部に流れ込んで前記連通部による連通が遮断されて、前記連通部が外部と連通させる前記ヘッダタンクの内部の空気の圧力が前記ヘッダタンクの外部の空気の圧力よりも小さくなった場合にのみ開弁する逆止弁と、を備える。
Claims (6)
- 中心軸回りに回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサホイールと、
前記回転軸から径方向外側に延び、前記回転軸と一体に回転するスラストディスクと、
前記スラストディスクに対して前記中心軸方向で対向する静止ディスクと、
前記スラストディスクと前記静止ディスクとの隙間に供給する潤滑油を蓄えるヘッダタンクと、
前記ヘッダタンク内に前記潤滑油を送り込むポンプと、
前記ヘッダタンクから前記隙間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給路と、
前記ヘッダタンクの内部と外部とを連通し、前記ヘッダタンク内の前記潤滑油の油量の変動にともなって前記ヘッダタンク内の空気を外部に出し入れする連通部と、
前記ヘッダタンク内に外部から空気を導入する空気導入部と、
前記空気導入部に設けられ、前記ヘッダタンク内の空気の圧力が前記ヘッダタンク外の空気の圧力よりも小さくなった場合にのみ開弁する逆止弁と、
を備える過給機。 - 前記静止ディスクは、前記スラストディスクに対向する側に前記中心軸に直交する平坦面を有し、
前記スラストディスクは、前記静止ディスクの前記平坦面に対向する側に、テーパランドを有する請求項1に記載の過給機。 - 前記潤滑油供給路は、
前記静止ディスクの前記平坦面に開口し、前記隙間に前記潤滑油を供給する供給口と、
前記静止ディスクの前記平坦面において前記供給口よりも径方向外側に開口し、前記供給口よりも開口面積が小さい外周孔と、
を有する請求項2に記載の過給機。 - 前記静止ディスクの前記平坦面に、前記外周孔から前記平坦面に沿って連続する凹部が形成されている請求項3に記載の過給機。
- 前記凹部は、前記外周孔から前記中心軸の径方向外側に延びている請求項4に記載の過給機。
- 前記静止ディスクは、
前記回転軸の外周面に対して前記中心軸の径方向に間隔をあけて対向する内周面を有し、
前記中心軸方向において前記静止ディスクに対して前記スラストディスクとは反対側に、前記静止ディスクの内周面と前記回転軸の外周面との間に空気が流入することを抑えるシール部が設けられている請求項1から5の何れか一項に記載の過給機。
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