JP2021134754A - 過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサインペラの背面を冷却できるとともに、内燃機関システムの効率を向上できる過給機を提供する。【解決手段】過給機１０は、コンプレッサインペラ２を含むロータ３と、ロータを回転可能に支持する軸受４と、軸受を収容する軸受台７と、を備える。軸受台には、コンプレッサインペラの背面側に形成される冷却空間７２と、軸受を収容する軸受収容空間７３と、冷却空間から軸受収容空間に潤滑油を送るために、冷却空間と軸受収容空間とを連通させる潤滑油流路７６と、軸受台の外面に形成された潤滑油供給口７５であって、冷却空間に連通する潤滑油供給口と、が形成され、過給機は、潤滑油供給口を通じて過給機の外部から冷却空間に潤滑油を送るように構成された潤滑油供給ライン９３をさらに備える。【選択図】図１

Description

本開示は、遠心式コンプレッサを備える過給機に関する。

内燃機関（例えば、エンジン）には、その出力を向上させるために過給機が搭載されることがある。過給機には、内燃機関からの排ガスによりタービンロータを回転させることで、コンプレッサインペラ（以下、インペラとする）を回転させ、内燃機関に供給する気体（例えば、燃焼用空気）を圧縮するように構成された排気タービン式の過給機がある。排気タービン式の過給機の圧縮機として、インペラに送られた上記気体をインペラの回転軸と直交する径方向における外側へ送り出す遠心式コンプレッサが知られている。

近年、内燃機関の高出力化に伴い、遠心式コンプレッサの高圧力比化が要求されている。遠心式コンプレッサの高圧力比化を図るために、インペラの回転周速を大きくすることが行なわれている。インペラの回転周速を大きなものとすると、回転により生じる遠心力によりその内部に生じる応力が大きくなる。また、インペラの回転周速を大きなものとすると、インペラにより圧縮された気体の温度が高くなり、この高温となった気体がインペラの背面に面する空間に漏れて、インペラを背面から加熱するため、インペラが高温となる。このような高温、高圧力化に曝されるインペラは、高温クリープ強度が低下して寿命が短くなる虞がある。

特開２０１４−１１１９０５号公報 特許第６２４６８４７号公報 特許第３６０６２９３号公報

従来、冷却空気をコンプレッサの背面に面する空間に供給することで、インペラを冷却することが行なわれていた（例えば、特許文献１参照）。冷却空気としては、遠心式コンプレッサで圧縮後に中間冷却器を通過した燃焼用空気が用いられることがあった。この場合には、遠心式コンプレッサで圧縮された燃焼用空気の一部が内燃機関に供給されないため、内燃機関を備える内燃機関システム全体の効率低下を招く虞があった。

また、インペラを収容するケーシングにおけるインペラの背面側に形成された空間に潤滑油を供給することで、インペラの背面に面する空間内の気体を冷却し、これによりインペラを間接的に冷却することも行なわれていた（例えば、特許文献２、３参照）。インペラの背面側に形成された空間に供給された潤滑油は、そのままケーシングの外部に排出されていた。

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、コンプレッサインペラの背面を冷却できるとともに、内燃機関システムの効率を向上できる過給機を提供することにある。

本開示にかかる過給機は、
コンプレッサインペラを含むロータと、前記ロータを回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受台と、を備える過給機であって、
前記軸受台は、
前記コンプレッサインペラの背面側に形成される冷却空間と、
前記軸受を収容する軸受収容空間と、
前記冷却空間から前記軸受収容空間に潤滑油を送るために、前記冷却空間と前記軸受収容空間とを連通させる潤滑油流路と、
前記ハウジングの外面に形成された潤滑油供給口であって、前記冷却空間に連通する潤滑油供給口と、が形成され、
前記過給機は、
前記潤滑油供給口を通じて前記過給機の外部から前記冷却空間に潤滑油を送るように構成された潤滑油供給ラインをさらに備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、コンプレッサインペラの背面を冷却できるとともに、内燃機関システムの効率を向上できる過給機が提供される。

本開示の一実施形態にかかる過給機を備える内燃機関システムの構成を説明するための説明図である。 図１に示される過給機のＡ部を抜き出して示す過給機の概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかる過給機の概略断面図であって、図１に示される過給機のＡ部に相当する部分を抜き出して示す過給機の概略断面図である。 図２に示される過給機内の潤滑油系統を説明するための説明図である。 図２に示される過給機内の潤滑油系統の変形例を説明するための説明図である。 図３に示される過給機内の潤滑油系統を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

（過給機、内燃機関システム）
図１は、本開示の一実施形態にかかる過給機を備える内燃機関システムの構成を説明するための説明図である。図２は、図１に示される過給機のＡ部を抜き出して示す過給機の概略断面図である。図３は、本開示の一実施形態にかかる過給機の概略断面図であって、図１に示される過給機のＡ部に相当する部分を抜き出して示す過給機の概略断面図である。図１および後述する図２〜６の夫々は、図中上下方向が鉛直方向に相当し、図中上方が鉛直方向における上方に相当している。
幾つかの実施形態にかかる過給機１０は、図１に示されるように、コンプレッサインペラ２（以下、インペラ２と略す）を含むロータ３と、ロータ３を回転可能に支持するように構成された軸受４と、軸受４を収容するように構成された軸受台７と、を備える。過給機１０は、舶用エンジン向けの過給機や、陸用の発電用エンジン向けの過給機などに適用されるものである。なお、過給機１０は、舶用エンジン向けの過給機に比べて小型である自動車用の過給機にも適用可能である。

以下、例えば図１に示されるように、過給機１０の軸線ＣＡが延在する方向を軸方向Ｘとし、軸線ＣＡに直交する方向を径方向Ｙとする。軸方向Ｘのうち、インペラ２に対して吸気口６１が位置する側（図中左側）を前側ＸＦとし、吸気口６１側と反対側（図中右側）を後側ＸＲと定義する。

図示される実施形態では、ロータ３は、軸方向Ｘに沿って長手方向を有する回転シャフト３１と、回転シャフト３１の前側ＸＦの端部３１１に機械的に連結されるインペラ２と、回転シャフト３１の後側ＸＲの端部３１２に機械的に連結されるタービン３２と、を含む。インペラ２は、タービン３２と同軸上に配置されている。インペラ２は、図１に示されるように、内燃機関１１（例えば、エンジン）に気体（例えば、空気などの燃焼用気体）を供給する供給ライン１２に設けられる。タービン３２は、内燃機関１１からの排ガスを排出する排出ライン１３に設けられる。内燃機関システム１は、過給機１０と、内燃機関１１と、供給ライン１２と、排出ライン１３と、中間冷却器１４と、を備える。

図示される実施形態では、過給機１０は、インペラ２を回転可能に収容するように構成されたコンプレッサハウジング６と、タービン３２を回転可能に収容するように構成されたタービンハウジング８と、をさらに備える。軸受台７は、コンプレッサハウジング６とタービンハウジング８との間に配置され、例えばボルトなどの締結部材により、コンプレッサハウジング６およびタービンハウジング８の夫々に機械的に連結されている。

過給機１０は、内燃機関１１から排出ライン１３を通ってタービンハウジング８の内部に導入された排ガスにより、タービン３２を回転させる。インペラ２は、回転シャフト３１を介してタービン３２に機械的に連結されているので、タービン３２の回転に連動して一体的に回転する。過給機１０は、インペラ２を回転させることにより、供給ライン１２を通ってコンプレッサハウジング６の内部に導入された気体を圧縮して内燃機関１１に送る。インペラ２により圧縮された気体は、供給ライン１２のインペラ２と内燃機関１１との間に設けられる中間冷却器１４により冷却された後に内燃機関１１に供給される。

インペラ２は、ハブ２１およびハブ２１の外表面２２に設けられた複数のインペラ翼２３を有する。ハブ２１は、回転シャフト３１の前側ＸＦの端部３１１に機械的に固定されている。このため、ハブ２１や複数のインペラ翼２３は、過給機１０の軸線ＣＡを中心として回転シャフト３１と一体的に回転可能である。図示される実施形態では、インペラ２は、軸方向Ｘの前側ＸＦから送られる気体を径方向Ｙにおける外側に導くように構成された遠心式のインペラからなる。

コンプレッサハウジング６には、コンプレッサハウジング６の外部から気体を導入するための吸気口６１と、インペラを通過した気体をコンプレッサハウジングの外部に排出して内燃機関に送るための不図示の排出口と、が形成されている。タービンハウジング８には、タービンハウジング８の内部に排ガスを導入するための不図示の排ガス導入口と、タービン３２を回転させた排ガスをタービンハウジング８の外部に排出するための排ガス排出口８１と、が形成されている。

コンプレッサハウジング６は、吸気口６１からコンプレッサハウジング６の内部に導入された気体をインペラ２に導入するための吸気流路６２を形成する吸気導入部６２０と、インペラ２のインペラ翼２３の先端２３１に対向するように凸状に湾曲するシュラウド面６３を有するシュラウド部６３０と、インペラ２を通過した気体をコンプレッサハウジング６の外部へ導くスクロール流路６４を形成するスクロール部６４０と、を備える。吸気流路６２およびスクロール流路６４の夫々は、コンプレッサハウジング６の内部に形成されている。

図示される実施形態では、コンプレッサハウジング６は、軸受台７と組み合わされることで、インペラ２を回転可能に収容するインペラ室６５と、インペラ２からの気体をスクロール流路６４に導くディフューザ流路６６と、が形成されるように構成されている。上述したシュラウド面６３は、インペラ室６５の前側ＸＦの部分を画定している。図１〜図３に示されるように、インペラ室６５にインペラ２が収容されると、インペラ２の背面２４（後側ＸＲ側の面）と軸受台７の前側ＸＦ側の端面７１との間に隙間６５Ａが形成される。

以下、コンプレッサハウジング６の内部を流れる気体の流れ方向における上流側を単に「上流側」、気体の流れ方向における下流側を単に「下流側」と言うことがある。

図１に示されるように、吸気流路６２は、軸方向Ｘに沿って延在している。吸気流路６２は、その前側ＸＦ（上流側）に位置する吸気口６１と、その後側ＸＲ（下流側）に位置するインペラ室６５の入口側と、に連通している。ディフューザ流路６６は、過給機１０の軸線ＣＡに交差（例えば、直交）する方向に沿って延在している。ディフューザ流路６６は、上流側に位置するインペラ室６５の出口側と、下流側に位置するスクロール流路６４に連通している。スクロール流路６４は、インペラ２の周囲（径方向Ｙにおける外側）を囲むような渦巻き形状を有する。スクロール流路６４は、上流側に位置するディフューザ流路６６と、下流側に位置する不図示の排出口と、に連通している。

吸気口６１からコンプレッサハウジング６の内部に導入された気体は、吸気流路６２を軸方向Ｘに沿って後側ＸＲに流れた後に、インペラ２に送られてインペラ２により圧縮される。インペラ２に圧縮された気体は、径方向における外側に向かいディフューザ流路６６およびスクロール流路６４をこの順に流れた後に、不図示の排出口からコンプレッサハウジング６の外部に排出される。インペラ２で圧縮された気体の一部は、上述した隙間６５Ａに流入する。

図１〜図３に示されるように、軸受台７の内部には、インペラ２の背面２４側に冷却媒体としての潤滑油が流通する冷却空間７２と、上述した軸受４を収容する軸受収容空間７３と、が形成されている。冷却空間７２は、軸受収容空間７３よりも前側ＸＦ、換言すると、軸方向Ｘにおいて隙間６５Ａと軸受収容空間７３との間に形成されている。
図示される実施形態では、冷却空間７２は、図１に示されるように、隙間６５Ａとの間の距離Ｄ１が軸受収容空間７３との間の距離Ｄ２よりも短い。冷却空間７２は、過給機１０の軸線ＣＡ周りの周方向に沿って延在するとともに、軸受収容空間７３よりも径方向Ｙにおける外側に形成されている。また、冷却空間７２は、その外周端７２１がインペラ翼２３の後縁２５よりも径方向Ｙにおける外側に位置するとともに、その内周端７２２がインペラ翼２３の後縁２５よりも径方向Ｙにおける内側に位置している。なお、図示される実施形態は、過給機１０内の潤滑油系統の一例を示すものであり、この潤滑油系統を構成する冷却空間７２、軸受収容空間７３、後述する潤滑油供給流路７５０および潤滑油流路７６などは、図示される構成に限定されるわけではない。

軸受台７には、その外部に露出した外面７４に形成された少なくとも一つの潤滑油供給口７５であって、冷却空間７２に連通する少なくとも一つの潤滑油供給口７５と、冷却空間７２と軸受収容空間７３とを連通させる少なくとも一つの潤滑油流路７６と、が形成されている。軸受台７の内部には、外部から冷却空間７２に潤滑油を送るための少なくとも一つの潤滑油供給流路７５０が形成されている。潤滑油供給流路７５０の一端側には、潤滑油供給口７５が形成され、潤滑油供給流路７５０の他端側には、冷却空間７２に連通する連通口７２３が形成されている。潤滑油流路７６は、冷却空間７２に連通する入口開口７６１がその一端側に形成され、その他端側に軸受収容空間７３に連通する出口開口７６２が形成されている。なお、「外部に露出した外面７４」には、組付け後の過給機１０において軸受台７の外部からアクセス可能な面が含まれ、このような面に潤滑油供給口７５が形成されていてもよい。また、図示例では、潤滑油は、軸受台７の上方から軸受台７の内部に供給されているが、軸受台７の下方から軸受台７の内部に供給されるようにしてもよい。

図１に示されるように、過給機１０は、潤滑油供給口７５を通じて軸受台７の外部から冷却空間７２に潤滑油を送るように構成された潤滑油供給ライン９をさらに備える。潤滑油供給ライン９は、その一端側が潤滑油供給口７５に接続された潤滑油配管９１と、潤滑油配管９１の他端側に設けられる潤滑油ポンプ９２と、を少なくとも含む。潤滑油ポンプ９２は、電力により潤滑油を圧送する動力を発生させるように構成されている。潤滑油ポンプ９２を駆動することで、潤滑油が潤滑油配管９１の他端側から一端側に送られ、その後に潤滑油供給口７５を通って冷却空間７２に送られる。冷却空間７２に送られた潤滑油により、軸受台７における冷却空間７２よりも前側の上述した端面７１を含む領域７１Ａを冷却することで、上述した隙間６５Ａに存在する気体が間接的に冷却される。隙間６５Ａに存在する気体を冷却することで、隙間６５Ａからインペラ２の背面２４への入熱を抑制でき、これにより過給機１０の駆動時におけるインペラ２のメタル温度の上昇を抑制できる。

冷却空間７２内の潤滑油は、潤滑油ポンプ９２により、潤滑油流路７６を通じて軸受収容空間７３に送られて、軸受収容空間７３に収容された軸受４に供給される。図示される実施形態では、潤滑油流路７６の出口開口７６２は、軸受収容空間７３を画定する内壁面７３１のうちの軸受４の外表面４１に面する内壁面７３１Ａに形成される。潤滑油は、軸受４の外表面４１側から軸受４に供給される。ここで、冷却空間７２内の潤滑油は、隙間６５Ａに存在する気体から熱を受け取り昇温するとともに、昇温前に比べてその粘性が低下している。これにより、軸受４には、粘性が低下した潤滑油が供給されるので、潤滑油の粘性抵抗による生じる摩擦を低減できるため、軸受４の機械損失を抑制できる。

幾つかの実施形態にかかる過給機１０は、図１〜図３に示されるように、上述したインペラ２と、上述した軸受台７と、上述した潤滑油供給ライン９と、を備える。軸受台７は、上述した冷却空間７２、軸受収容空間７３、潤滑油供給口７５および潤滑油流路７６が形成されている。

上記の構成によれば、潤滑油供給ライン９により、潤滑油供給口７５を通じて冷却空間７２に送られた潤滑油により、インペラ２の背面２４を冷却することで、インペラ２の温度上昇を抑制できる。インペラ２の温度上昇を抑制することで、過給機１０の遠心式コンプレッサの高圧力比下での運転が可能となる。

また、上記の構成によれば、冷却空間７２において熱を受け取り温度が上昇した潤滑油が潤滑油流路７６を通って軸受４を収容する軸受収容空間７３に流れる。軸受４には、冷却空間７２において温度が上昇して粘性が低下した潤滑油が供給されるので、軸受４の機械効率を向上させることができ、ひいては過給機１０を備える内燃機関システム１の効率を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、上述した潤滑油供給ライン９は、図１に示されるように、上述した軸受４に送られた潤滑油を潤滑油ポンプ９２に送るように構成された潤滑油回収ライン９３をさらに含む。この場合には、内燃機関システム１は、潤滑油回収ライン９３を含む潤滑油供給ライン９を備えるので、潤滑油供給ライン９を介して、潤滑油を循環させることができる。

幾つかの実施形態では、上述した潤滑油供給ライン９は、図１に示されるように、潤滑油配管９１における潤滑油ポンプ９２よりも一端側（潤滑油供給口７５側）に設けられたオイルクーラ９４をさらに含む。オイルクーラ９４は、オイルクーラ９４を通過する潤滑油を冷却するように構成されている。潤滑油は、軸受台７内を循環する際に熱を受け取り昇温する。冷却空間７２に送られる潤滑油の温度が高くなり過ぎると、潤滑油の冷却性能が低下する虞がある。上記の構成によれば、オイルクーラ９４により、潤滑油配管９１から冷却空間７２に送られる潤滑油を冷却することで、潤滑油の冷却性能の低下を抑制できるため、冷却空間７２内の潤滑油によるインペラ２の背面２４の適切な冷却が可能となる。

一般的に、過給機１０および内燃機関１１を備える内燃機関システム１は、潤滑油を循環させる潤滑油循環システムを備えている。上述したオイルクーラ９４は、上記潤滑油循環システムに用いられるオイルクーラを流用してもよい。この場合には、内燃機関システム１に対して大幅な改造を行うことなく、インペラ２の背面２４の適切な冷却が可能となる。

図４は、図２に示される過給機内の潤滑油系統を説明するための説明図である。図５は、図２に示される過給機内の潤滑油系統の変形例を説明するための説明図である。図４、図５および後述する図６の夫々は、過給機内の潤滑油系統を軸方向における前側から視た状態を概略的に示している。過給機１０内の潤滑油系統には、冷却空間７２、軸受収容空間７３、潤滑油流路７６などが含まれる。
幾つかの実施形態では、上述した冷却空間７２は、図４、５に示されるように、過給機１０の周方向に沿って延在する環状に形成されている。冷却空間７２を画定する内壁面７２０には、上述した少なくとも一つの連通口７２３と、上述した少なくとも一つの入口開口７６１と、が形成されている。

例えば、図４に示される実施形態では、少なくとも一つの連通口７２３は、軸受台７に形成された二つの潤滑油供給口７５のうちの一方に連通する連通口７２３Ａと、二つの潤滑油供給口７５のうちの他方に連通する連通口７２３Ｂと、を含む。二つの連通口７２３Ａ、７２３Ｂの夫々は、内壁面７２０の上部に形成されるとともに、過給機１０の周方向において互いに離れた位置に形成されている。一方の連通口７２３Ａは、幅方向（過給機１０の軸線ＣＡが延在する方向および鉛直方向の夫々に直交する方向）における一方側（例えば、図中左側）に設けられ、他方の連通口７２３Ｂは、上記幅方向における他方側（例えば、図中右側）に設けられる。また、入口開口７６１は、内壁面７２０の下部に形成されている。

一方の連通口７２３Ａから冷却空間７２内に流入した潤滑油は、冷却空間７２における幅方向の一方側を下方に向かって流れた後に、入口開口７６１から潤滑油流路７６に流出する。これに対して、他方の連通口７２３Ｂから冷却空間７２内に流入した潤滑油は、冷却空間７２における幅方向の他方側を下方に向かって流れた後に、入口開口７６１から潤滑油流路７６に流出する。この場合には、環状の冷却空間７２における周方向の略全周に亘って充填された潤滑油により、上述した隙間６５Ａ内に存在する気体を冷却することができる。

また、図５に示される実施形態では、少なくとも一つの連通口７２３は、内壁面７２０の上部に形成された一つの連通口７２３Ｃを含む。また、入口開口７６１は、内壁面７２０の上部に形成されている。連通口７２３Ｃおよび入口開口７６１の夫々は、過給機１０の周方向において互いに離れた位置に形成されている。連通口７２３Ｃは、上記幅方向における一方側（例えば、図中左側）に設けられ、入口開口７６１は、上記幅方向における他方側（例えば、図中右側）に設けられる。軸受台７は、冷却空間７２の周方向の一部を閉塞する隔壁７９を有する。例えば、隔壁７９は、冷却空間７２の周方向における連通口７２３Ｃと入口開口７６１との間隔が狭い側である冷却空間７２の上部に設けられる。連通口７２３Ｃから冷却空間７２内に流入した潤滑油は、周方向における隔壁７９が配置された側とは反対側（冷却空間７２の下部）を周方向に沿って流れた後に、入口開口７６１から潤滑油流路７６に流出する。

上記の構成によれば、環状に形成された冷却空間７２に潤滑油を送ることで、冷却空間７２の周方向における略全周に亘り潤滑油が充填されるため、インペラ２の背面２４を周方向の全周に亘り適切に冷却することができる。この場合には、周方向の一部に冷却空間７２が形成された場合に比べて、インペラ２を効率的に冷却可能である。

図６は、図３に示される過給機内の潤滑油系統を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、上述した冷却空間７２は、図３、６に示されるように、過給機１０の軸線ＣＡよりも上方に位置している。
例えば、図示される実施形態では、図６に示されるように、冷却空間７２は、上方に凸となる円弧状に湾曲している。冷却空間７２は、過給機１０の軸線ＣＡよりも下方には形成されていない。少なくとも一つの連通口７２３は、内壁面７２０の上部に形成される連通口７２３Ｄを含む。また、内壁面７２０の連通口７２３Ｄよりも下方には、二つの潤滑油流路７６の入口開口７６１がそれぞれ形成されている。二つの入口開口７６１の夫々は、円弧状に湾曲した冷却空間７２の先端部（下端部）の夫々に形成されている。二つの入口開口７６１のうちの一方は、上記幅方向における一方側（例えば、図中右側）に設けられ、二つの入口開口７６１のうちの他方は、上記幅方向における他方側（例えば、図中左側）に設けられる。なお、二つの潤滑油流路７６は、完全に独立して設けられていてもよいし、途中で合流するようにしてもよい。

また、図示される実施形態では、図３に示されるように、潤滑油流路７６の入口開口７６１は、その出口開口７６２よりも上方に位置し、潤滑油流路７６は、入口開口７６１から出口開口７６２に向かうにつれて下方に傾斜している。

上述したように、冷却空間７２において温度が上昇した潤滑油は、粘性が低下しているので、その流動性が向上している。上記の構成によれば、冷却空間７２が過給機１０の軸線ＣＡよりも上方に位置しているので、潤滑油は、潤滑油流路７６を通じて、過給機１０の軸線ＣＡを含む領域に形成された軸受収容空間７３に自重などにより容易に流れ込むことができる。また、上記の構成によれば、冷却空間７２が環状に形成された場合に比べて、冷却空間７２における潤滑油の流動距離を短くできる。以上より、潤滑油を送るための潤滑油ポンプ９２の容量の小型化が図れるので、内燃機関システム１の製造コストを低減できる。また、インペラ２は、過給機１０の駆動時に回転しているため、周方向の一部に形成された冷却空間７２により、インペラ２の背面２４に面する隙間６５Ａの周方向の一部を冷却することで、インペラ２の背面２４を周方向の全周に亘り冷却することができる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる過給機（１０）は、
コンプレッサインペラ（２）を含むロータ（３）と、前記ロータ（３）を回転可能に支持する軸受（４）と、前記軸受（４）を収容する軸受台（７）と、を備える過給機（１０）であって、
前記軸受台（７）は、
前記コンプレッサインペラ（２）の背面（２４）側に形成される冷却空間（７２）と、
前記軸受（４）を収容する軸受収容空間（７３）と、
前記冷却空間（７２）から前記軸受収容空間（７３）に潤滑油を送るために、前記冷却空間（７２）と前記軸受収容空間（７３）とを連通させる潤滑油流路（７６）と、
前記軸受台（７）の外面（７４）に形成された潤滑油供給口（７５）であって、前記冷却空間（７２）に連通する潤滑油供給口（７５）と、が形成され、
前記過給機（１０）は、
前記潤滑油供給口（７５）を通じて前記過給機（１０）の外部から前記冷却空間（７２）に潤滑油を送るように構成された潤滑油供給ライン（９）をさらに備える。

上記１）の構成によれば、潤滑油供給ライン（９）により、潤滑油供給口（７５）を通じて冷却空間（７２）に送られた潤滑油により、インペラ（２）の背面（２４）を冷却することで、インペラ（２）の温度上昇を抑制できる。インペラ（２）の温度上昇を抑制することで、過給機（１０）の遠心式コンプレッサの高圧力比下での運転が可能となる。

また、上記１）の構成によれば、冷却空間（７２）において熱を受け取り温度が上昇した潤滑油が潤滑油流路（７６）を通って軸受（４）を収容する軸受収容空間（７３）に流れる。軸受（４）には、冷却空間（７２）において温度が上昇して粘性が低下した潤滑油が供給されるので、軸受（４）の機械効率を向上させることができ、ひいては過給機（１０）を備える内燃機関システム（１）の効率を向上させることができる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の過給機（１０）であって、
前記冷却空間（７２）は、前記ロータ（３）の周方向に沿って延在する環状に形成された。

上記２）の構成によれば、環状に形成された冷却空間（７２）に潤滑油を送ることで、冷却空間（７２）の周方向における略全周に亘り潤滑油が充填されるため、インペラ（２）の背面（２４）を周方向の全周に亘り適切に冷却することができる。この場合には、周方向の一部に冷却空間（７２）が形成された場合に比べて、インペラ（２）を効率的に冷却可能である。

３）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の過給機（１０）であって、
前記冷却空間（７２）は、前記過給機（１０）の軸線（ＣＡ）よりも上方に位置している。

上述したように、冷却空間（７２）において温度が上昇した潤滑油は、粘性が低下しているので、その流動性が向上している。上記３）の構成によれば、冷却空間（７２）が過給機（１０）の軸線（ＣＡ）よりも上方に位置しているので、潤滑油は、潤滑油流路（７６）を通じて、過給機（１０）の軸線（ＣＡ）を含む領域に形成された軸受収容空間（７３）に自重などにより容易に流れ込むことができる。また、上記３）の構成によれば、冷却空間（７２）が環状に形成された場合に比べて、冷却空間（７２）における潤滑油の流動距離を短くできる。以上より、潤滑油を送るための潤滑油ポンプ（９２）の容量の小型化が図れるので、内燃機関システム（１）の製造コストを低減できる。

１ 内燃機関システム
２ インペラ
２１ ハブ
２２ 外表面
２３ インペラ翼
２３１ 先端
２４ 背面
２５ 後縁
３ ロータ
３１ 回転シャフト
３１１ 前側の端部
３１２ 後側の端部
３２ タービン
４ 軸受
４１ 外表面
６ コンプレッサハウジング
６１ 吸気口
６２ 吸気流路
６２０ 吸気導入部
６３ シュラウド面
６３０ シュラウド部
６４ スクロール流路
６４０ スクロール部
６５ インペラ室
６５Ａ 隙間
６６ ディフューザ流路
７ 軸受台
７１ 端面
７１Ａ 領域
７２ 冷却空間
７２０ 内壁面
７２１ 外周端
７２２ 内周端
７２３，７２３Ａ〜７２３Ｄ 連通口
７３ 軸受収容空間
７３１，７３１Ａ 内壁面
７４ 外面
７５ 潤滑油供給口
７５０ 潤滑油供給流路
７６ 潤滑油流路
７６１ 入口開口
７６２ 出口開口
７９ 隔壁
８ タービンハウジング
８１ 排ガス排出口
９ 潤滑油供給ライン
９１ 潤滑油配管
９２ 潤滑油ポンプ
９３ 潤滑油回収ライン
９４ オイルクーラ
１０ 過給機
１１ 内燃機関
１２ 供給ライン
１３ 排出ライン
１４ 中間冷却器
ＣＡ 軸線
Ｘ 軸方向
ＸＦ （軸方向の）前側
ＸＲ （軸方向の）後側
Ｙ 径方向

Claims (3)

1. コンプレッサインペラを含むロータと、前記ロータを回転可能に支持する軸受と、前記軸受を収容する軸受台と、を備える過給機であって、
   前記軸受台は、
   前記コンプレッサインペラの背面側に形成される冷却空間と、
   前記軸受を収容する軸受収容空間と、
   前記冷却空間から前記軸受収容空間に潤滑油を送るために、前記冷却空間と前記軸受収容空間とを連通させる潤滑油流路と、
   前記軸受台の外面に形成された潤滑油供給口であって、前記冷却空間に連通する潤滑油供給口と、が形成され、
   前記過給機は、
   前記潤滑油供給口を通じて前記過給機の外部から前記冷却空間に潤滑油を送るように構成された潤滑油供給ラインをさらに備える、
   過給機。
2. 前記冷却空間は、前記ロータの周方向に沿って延在する環状に形成された、
   請求項１に記載の過給機。
3. 前記冷却空間は、前記過給機の軸線よりも上方に位置している、
   請求項１に記載の過給機。

Images