JP4780328B2 - 電動機付過給機 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスにより駆動し吸気を圧縮して過給する過給機において、コンプレッサの回転駆動を補助する電動機を備えた電動機付過給機に関する。

内燃機関の性能向上のために、内燃機関の排気ガスで駆動し吸気を圧縮して過給する過給機（「ターボチャージャ」とも称される。）が広く用いられている。また、過給機のシャフトと同軸上に電動機を組み込み、コンプレッサの回転駆動を加速補助することにより、加速応答性等を改善した過給機も用いられている。このような電動機による電動アシスト機能をもつ過給機を電動機付過給機という。

図４は、従来の電動機付過給機５０の概略構成を示す図である。過給機５０の排気通路側には、タービンインペラ５２とこれを囲むタービンハウジング５１Ａが配設されている。タービンハウジング５１Ａは、タービンインペラ５２の周囲に形成されたスクロール室６３を有し、このスクロール室６３は環状ガス流路６４を介してタービンインペラ５２と連通している。
また、タービンハウジング５１Ａには、中央部にタービンインペラ５２と同心の排気口６５が形成されている。

電動機付過給機５０の吸気通路側には、コンプレッサインペラ５３とこれを囲むコンプレッサハウジング５１Ｂが配設されている。
コンプレッサハウジング５１Ｂは、コンプレッサインペラ５３の周囲に形成されたスクロール室６６を有し、このスクロール室６６は環状に形成されたディフューザ部６７を介してコンプレッサインペラ５３と連通している。
また、コンプレッサハウジング５１Ｂには、中央部にコンプレッサインペラ５３と同心の吸気口６８が形成されている。

タービンインペラ５２とコンプレッサインペラ５３はシャフト５４により連結されている。シャフト５４はセンターハウジング５１Ｃに内蔵されたベアリング５５によって回転自在に支持されている。
また、センターハウジング５１Ｃには、シャフト５４と同軸上に連結された回転子５６と、回転子５６の周囲に配設された固定子５７とを有する電動機５８が内蔵されている。

このように構成された電動機付過給機５０では、内燃機関（エンジン）からの排気ガスがスクロール室６３に導入されると、環状ガス流路６４を介して排気ガスが排気口６５へ流れてタービンインペラ５２を通過する過程でタービンインペラ５２を回転させる。すると、シャフト５４を介してタービンインペラ５２に連結されたコンプレッサインペラ５３が回転駆動されると同時に電動機５８によりその回転駆動が補助され、コンプレッサインペラ５３により吸気口から吸入された空気を加速する。加速した空気は、ディフューザ部６７を通過する過程で減速加圧されてスクロール室６６へと導入され、図示しない吐出部から吐き出されて内燃機関に供給される。

このような電動機付過給機５０では、過給機の稼働中、電動機５８が高速回転し風損や渦電流損により自己発熱する。また、タービンには高温の排気ガスが流れるため、タービンインペラ５２からシャフト５４、シャフト５４から電動機５８の回転子５６への熱伝導により電動機５８が高温となる。
電動機５８が高温になると内部の永久磁石が減磁したり、電動機５８の効率が低下したりする。また、電動機５８が高温になり運転上限温度に達した場合、電動機５８を駆動することができないため、電動アシスト機能を利用することができなくなる。

そこで、過給機５０では、図４に示すように、センターハウジングのタービン側の部位に、タービン側冷却液流路６０を形成し、このタービン側冷却液流路６０に冷却液を流してその周辺部位を冷却し、電動機側への伝熱を抑制している。
さらに、過給機５０では、電動機５８を取り囲むように電動機側冷却液流路６１を形成し、この電動機側冷却液流路６１に冷却液６２を流してその冷却作用により電動機５８の温度上昇を抑制するように構成している。
タービン側冷却液流路６０と、電動機側冷却液流路６１とは、センターハウジング内に形成された連通路（図示せず）により連通しており、両流路には共通の冷却液６２が流れるようになっている。

ところで、タービン側と電動機側とで冷却液流路の系統を独立に設け、それぞれ、独立に冷却液を流す方式もあるが、設計、製造等の容易さの観点から、過給機５０のようにタービン側と電動機側とで共通の冷却液を使用する方式が広く採用されている。
また、上述した電動機付過給機において、冷却液流路６０、６１を流れる冷却液６２は、ラジエタ水が使用されるのが一般的であり、この場合、冷却液６２の温度は８０℃〜１２０℃程度である。一般的に、電動機付過給機では、電動機を常時駆動する必要性は高くなく、ある一定時間、電動アシスト効果を発揮できればよいという考えに基づき設計されている。このため、冷却液６２の冷却能力と電動機５８の温度上昇とがバランスしない設計となっており、電動機側冷却液流路６１に冷却液を流しても電動機５８の温度を低下させるまでに至らず、電動機５８の温度は上昇する。
すなわち、過給機５０では、電動機側冷却液流路６１に冷却液６２を流して電動機５８の温度上昇を抑制し、電動機５８の運転時において、電動機５８が上限温度（例えば１８０℃）に到達するまでの時間（連続運転時間）を長くするようになっている。

なお、このような電動機付過給機としては、例えば下記特許文献１、２、等種々の提案がなされている。

特開２００４−３４２０号公報 特開２０００−１３０１７６号公報

上述したように、電動機付過給機において、冷却液流路６０、６１を流れる冷却液は、ラジエタ水が使用されるのが一般的であり、この場合、冷却液の温度は８０℃〜１２０℃程度である。
このため、定格運転時のように電動機５８の温度が冷却液の温度より高い場合には、電動機５８の温度上昇を抑制する効果がある。
しかしながら、運転開始直後や、定格運転より回転速度の低い部分負荷の状態において、電動機５８の温度が冷却液６２の温度より低い場合には、逆に、冷却液６２により電動機５８が加熱され、電動機５８の上限温度までの温度差が減少する。すなわち、この場合、冷却液６２は、電動機５８の連続運転時間を短くする方向に作用し、本来の目的とは全く逆の機能を発揮していることになる。

また、本出願人は、特願２００５−２３３７７２において、電動機を囲み且つディフューザ部に隣接する位置に冷却液流路を設け、電動機とディフューザ部の双方の冷却機能を兼ね備えた冷却構造をもつ電動機付過給機について出願した。
このように電動機とディフューザ部の冷却を兼ねた電動機付過給機では、コンプレッサ吐出温度が冷却液温度より低くなる部分負荷においては、温度の高い冷却液が温度の低いディフューザ部を加熱する。
この結果、コンプレッサの吐出空気も加熱され、コンプレッサの効率が低下することがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、冷却液による電動機の温度上昇抑制効果を適正に発揮させることにより、電動機の温度上昇を効果的に抑制して連続運転時間を長くすることができるとともに、電動機とディフューザ部の冷却を兼ねた場合であっても、コンプレッサの効率低下を招くことがない電動機付過給機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電動機付過給機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる電動機付過給機は、タービンハウジングとコンプレッサハウジングとの間に配設されたセンターハウジング内にコンプレッサインペラの回転を加速補助する電動機を備えるとともに、前記センターハウジング内に、冷却液を流通させて前記電動機を冷却する電動機側冷却液流路と、該電動機側冷却液流路の冷却液と共通の冷却液を流通させて前記センターハウジングの前記タービンハウジング側の部位を冷却するタービン側冷却液流路と、を有する電動機付過給機において、
前記冷却液の流量を調整可能な冷却液流量調節手段を備え、
前記冷却液流量調節手段は、前記電動機の温度から前記冷却液の温度を引いた温度差が零以上の所定の温度以上の状態においては前記冷却液の流量を前記電動機を冷却する第１の流量に設定し、前記温度差が零以上の所定の温度より低い状態においては前記冷却液の流量を前記第１の流量より小さい流量であって前記電動機に対する加熱作用を抑制する第２の流量に設定することを特徴とする。

このように、冷却液流量調節手段は、電動機の温度から冷却液の温度を引いた温度差が零以上の所定の温度より低い状態においては冷却液の流量を電動機に対する加熱作用を抑制する第２の流量に設定するので、冷却液による電動機の加熱は最小限に抑えられる。
また、電動機の温度が低く、かつコンプレッサの吐出空気温度が電動機の温度より低い部分負荷の状態では、コンプレッサ側から電動機側に流入する吐出空気により、電動機が冷却される。
センターハウジングのタービン側は、排気ガスが流入するタービンインペラに隣接しており、電動機の運転状態に関わらず高温となるため、当該タービン側の冷却に必要な最低限の冷却液を流さなければならない。この点、冷却液流量調節手段では、電動機の温度が低い場合でも第２の流量の冷却液を流すため、タービン側冷却液流路に一定流量の冷却液を流してセンターハウジングのタービン側の冷却を維持することができる。
一方、電動機の温度から冷却液の温度を引いた温度差が零以上の所定の温度以上の状態においては冷却液の流量を電動機を冷却する第１の流量に設定するので、冷却液の冷却作用により電動機の温度上昇が抑制される。
このように、冷却液による電動機の温度上昇抑制効果を適正に発揮させることができるので、電動機の温度上昇を効果的に抑制することができる。このため、運転上限温度に到達するまでの時間を長くすることができる。すなわち、電動機の連続運転時間を長くすることができる。
したがって、電動機による電動アシストの効果を最大限生かすことができる。

また、電動機とディフューザ部の双方の冷却機能を兼ね備えた冷却構造をもつ電動機付過給機であっても、上記のように冷却液の流量が制御されることにより、電動機の部分負荷時においては冷却水が第２の流量であり、コンプレッサ吐出空気を加熱することがないので、コンプレッサの効率が低下することがない。

また、本発明にかかる電動機付過給機では、前記冷却液流量調節手段は、前記温度差が零より大きい第１の温度差以上に増大したときに前記冷却液の流量を前記第２の流量から前記第１の流量に切り替え、前記温度差が零以上であって前記第１の温度差より小さい第２の温度差以下に減少したときに前記冷却液の流量を前記第１の流量から前記第２の流量に切り替える、ことを特徴とする。

このように、冷却液の流量を第２の流量から第１の流量に切り替えるときは第１の温度差で切り替え、第２の流量から第１の流量に切り替えるときは第１の温度差より小さい第２の温度差で切り替えるようにし、ヒステリシスをもたせたので、頻繁な切り替え動作（チャタリング現象）を抑制できる。
また、第１の流量から第２の流量に切り替える逆動作の基準となる第２の温度差が零以上に設定されているので、電動機の温度が冷却液の温度より低いときは常に第２の流量の冷却液が流れる。このため、冷却液による電動機の加熱が確実に抑えられる。

また、本発明にかかる電動機付過給機では、前記冷却液流量調節手段は、前記センターハウジングに前記冷却液を供給する冷却液供給ライン上に並列に設けられた開閉弁及び固定オリフィスと、前記電動機の温度と前記冷却液の温度に基づいて前記開閉弁を制御する制御部と、を有し、前記開閉弁が開状態で前記冷却液の流量が前記第１の流量となり、前記開閉弁が閉状態で前記冷却液の流量が前記第２の流量となる、ことを特徴とする。

このように、開閉弁と固定オリフィスにより、第１の流量と第２の流量を制御するので、冷却液の流量制御が容易である。
本発明のその他の目的及び有利な特徴は、添付図面を参照した以下の説明から明らかになろう。

本発明によれば、冷却液による電動機の温度上昇抑制効果を適正に発揮させることにより、電動機の温度上昇を効果的に抑制して連続運転時間を長くすることができるとともに、電動機とディフューザ部の冷却を兼ねた場合であっても、コンプレッサの効率低下を招くことがない、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかる電動機付過給機の概略構成を示す図である。図１に示すように、この電動機付過給機１０は、タービンインペラ２、タービンハウジング４、シャフト１２、コンプレッサインペラ６、コンプレッサハウジング８、電動機２０、センターハウジング１４等の要素から構成される。

排気通路側には、内燃機関の排気ガスＧにより回転駆動されるタービンインペラ２と、このタービンインペラ２を囲むタービンハウジング４が配設されている。
タービンハウジング４は、タービンインペラ２の周囲に形成されたスクロール室９を有し、このスクロール室９は環状ガス流路１１を介してタービンインペラ２と連通している。
また、タービンハウジング４には、中央部にタービンインペラ２と同心の排気口１７が形成されている。

吸気側通路には、吸気を圧縮するコンプレッサインペラ６と、このコンプレッサインペラ６を囲むコンプレッサハウジング８が配設されている。
コンプレッサハウジング８は、コンプレッサインペラ６の周囲に環状に形成され圧縮空気Ａを吐き出すスクロール室２１を有する。
コンプレッサインペラ６出口とスクロール室２１との間には、その間を連通するようにコンプレッサインペラ６出口から半径方向外方に延びる環状のディフューザ部２５が形成されており、これによりコンプレッサインペラ６によって加速された空気Ａを減速加圧してスクロール室２１へ導くようになっている。
また、コンプレッサハウジング８には、中央部にコンプレッサインペラ６と同心の吸気口２７が形成されている。

タービンインペラ２とコンプレッサインペラ６はシャフト１２により連結されており、シャフト１２はセンターハウジング１４に内蔵された軸受１９によって回転自在に支持されている。
タービンハウジング４とセンターハウジング１４とは、カップリング３により連結され、コンプレッサハウジング８とセンターハウジングとは、ボルト５により連結されている。

電動機２０は、センターハウジング１４に内蔵され、かつコンプレッサインペラ６に隣接する位置に配置されており、シャフト１２と同軸上に連結されシャフト１２と共に回転する永久磁石からなる回転子２０Ａ（ロータ）と、回転子２０Ａの周囲に配設されたコイルからなる固定子２０Ｂ（ステータ）とから構成される。

センターハウジング１４には、軸受１９に潤滑油４２を供給するための油供給路２２と、軸受１９内部を通過して軸受１９を潤滑・冷却した潤滑油４２を排出するための油排出路２４とが形成されている。
油供給路２２には、外部に設置された潤滑油ポンプ（図示せず）により例えば８０℃前後の潤滑油４２が供給されるようになっている。

センターハウジング１４とコンプレッサハウジング８との間には、中央部に開口を有する円盤状のシールプレート２９が介装されている。シールプレート２９の開口の内径はコンプレッサインペラ６の外径よりも小さく、シールプレート２９の内周側の部位とコンプレッサインペラ６の背面とが僅かな隙間を空けて対向している。このため、コンプレッサインペラ６の出口側と回転子２０Ａが設けられている空間は連通しており、コンプレッサインペラ６からの吐出空気の一部が電動機２０側へ流入するようになっている。
なお、本実施形態では、流路形成部材１６とシールプレート２９は別体に構成されているが、これらを一体に構成した部材であってもよい。

センターハウジング１４は、ハウジング本体１５と、流路形成部材１６とを備え、このハウジング本体１５と流路形成部材１６との間に電動機側冷却液流路３４を有している。
流路形成部材１６は、冷却液を流通させるための環状凹部１６ａを有し、全体としてリング状に形成され、ハウジング本体１５に嵌入されて挿着されている。そして、ハウジング本体１５と流路形成部材１６の環状凹部１６ａとにより冷却液４１を流通させる電動機側冷却液流路３４が規定されている。
また、環状凹部１６ａの電動機側の部位はフィン形状に形成されており、これにより熱伝導の効率を高めるようになっている。
ハウジング本体１５と流路形成部材１６との間には、Ｏリング３１が介装されており、その間が水密に保持される。

電動機側冷却液流路３４は、センターハウジング１４内を周方向に延びて環状に形成され、内部に電動機２０を冷却するための冷却液４１を流通させるようになっている。
電動機側冷却液流路３４は、電動機２０の外周を完全に一周するように形成されても良いし、シャフト１２の軸方向から見てＣ字状に形成されても良い。

センターハウジング１４には、電動機側冷却液流路３４に冷却液４１を供給する冷却液供給ライン３２が接続されている。
冷却液供給ライン３２の上流側には冷却液ポンプ（図示せず）が接続され、冷却液４１が送給されるようになっている。本実施形態において、冷却液４１はラジエタ水であり、その温度は８０℃〜１２０℃程度である。

センターハウジング１４のタービンインペラ２側には、シャフト１２を囲むように環状のタービン側冷却液流路３５が形成されている。
タービン側冷却液流路３５は、シャフト１２の周りを完全に一周するように形成されても良いし、シャフト１２の軸方向から見てＣ字状に形成されても良い。
また、タービン側冷却液流路３５は、センターハウジング１４内に形成された連通路（図示せず）により電動機側冷却液流路３４と連通しており、電動機側冷却液流路３４を通過した冷却液４１が連通路を介してタービン側冷却液流路３５に流入するようになっている。すなわち、この電動機付過給機１０は、電動機側冷却液流路３４とタービン側冷却液流路３５に共通の冷却液４１が流通するように構成されている。
センターハウジング１４には、タービン側冷却液流路３５から冷却液４１を排出する冷却液排出ライン３３が接続されている。

また、本実施形態にかかる電動機付過給機１０は、流量調節部３７及び制御部４０を備えている。
本実施形態において流量調節部３７は、冷却液供給ライン３２上に並列に配設された開閉弁３８と固定オリフィス３９とからなり、開閉弁３８が開状態で冷却液４１の流量が第１の流量（以下、大流量という。）となり、開閉弁３８が閉状態で冷却液４１の流量が第２の流量（以下、小流量という）となるように構成されている。すなわち、開閉弁３８の開閉により、電動機側冷却液流路３４に供給される冷却液４１の流量が大流量と小流量とに切り替わるようになっている。
制御部４０は、冷却液温度と電動機温度とに基づいて、開閉弁３８の開閉を制御する機能を有する。制御部４０には、ラジエタ水の温度計（図示せず）により計測された冷却液温度と、電動機温度計（図示せず）により計測された電動機温度の温度信号が入力されるようになっている。
本実施形態では、流量調節部３７及び制御部４０により、電動機２０の温度から冷却液４１の温度を引いた温度差が零以上の所定の温度以上の状態においては冷却液４１の流量を大流量に設定し、上記の温度差が零以上の所定の温度より低い状態においては冷却液４１の流量を小流量に設定する。すなわち、本実施形態において、流量調節部３７及び制御部４０は、冷却液の流量を調整可能な冷却液流量調節手段として機能する。本明細書において、以下、電動機２０と冷却液４１との温度差とは、電動機２０の温度から冷却液４１の温度を引いた温度差を意味するものとする。

図２は、流量調節部３７及び制御部４０による冷却液４１の流量制御について説明する図である。この図において、横軸は電動機温度と冷却液温度との差、縦軸は電動機側冷却液流路３４に供給する冷却液４１の流量である。
この図に示すように、流量調節部３７及び制御部４０により、電動機２０と冷却液４１との温度差が零より大きい第１の温度差（Ｔ１）以上に増大したときに冷却液４１の流量を小流量から大流量に切り替える。また、電動機２０と冷却液４１との温度差が零以上であって第１の温度差（Ｔ１）より小さい第２の温度差（Ｔ２）以下に減少したときに冷却液４１の流量を大流量から小流量に切り替える。
第１の温度差（Ｔ１）は例えば４℃であり、第２の温度差（Ｔ２）は例えば２℃である。なお、第２の温度差（Ｔ２）は零であってもよい。

上記の大流量は、冷却液４１の冷却作用により電動機２０の温度上昇を抑制するのに十分な流量又はそれ以上の流量とする。
電動機２０の温度が冷却液４１の温度より低い状態では、冷却液４１の電動機２０に対する加熱作用を抑制する必要がある。一方、センターハウジング１４のタービン側は、排気ガスＧが流入するタービンインペラ２に隣接しており、電動機２０の運転状態に関わらず高温となるため、当該タービン側の冷却に必要な最低限の冷却液４１を流さなければならない。したがって、上記の小流量は、大流量より小さい流量であって、電動機２０に対する加熱作用を抑制し、且つセンターハウジング１４のタービン側の冷却を最低限維持できる程度の最低流量とする。

次に、以上のように構成された電動機付過給機１０の動作について説明する。
電動機付過給機１０では、内燃機関（エンジン）からの排気ガスＧがスクロール室９に導入されると、環状ガス流路１１を介して排気ガスＧが排気口１７へ流れてタービンインペラ２を通過する過程でタービンインペラ２を回転させる。
すると、シャフト１２を介してタービンインペラ２に連結されたコンプレッサインペラ６が回転駆動されると同時に電動機２０によりその回転駆動が補助され、コンプレッサインペラ６により吸気口２７から吸入された空気Ａを加速する。
加速した空気Ａは、ディフューザ部２５を通過する過程で減速加圧されてスクロール室２１へと導入され、図示しない吐出部から吐き出されて内燃機関に供給される。

また、電動機側冷却液流路３４とタービン側冷却液流路３５には、冷却液供給ライン３２から冷却液４１が供給される。
電動機２０の運転開始直後や部分負荷時において、電動機２０と冷却水４１の温度差が第１の温度差（Ｔ１）より低い状態においては、制御部４０による制御の下、流量調節部３７により冷却液４１の流量が小流量に設定される。このため、冷却液４１による電動機２０に対する加熱作用は最小限に抑制される。
また、電動機２０の温度が低く、かつコンプレッサの吐出空気温度が電動機２０の温度より低い部分負荷の状態では、コンプレッサ側から電動機２０側に流入する吐出空気により電動機２０が冷却される。このため、電動機２０の温度が低温に保持される。

電動機２０が定常運転状態となり、電動機温度が上昇していき、電動機２０と冷却液４１との温度差が第１の温度差（Ｔ１）以上に増大すると、制御部４０による制御の下、流量調節部３７により冷却液４１の流量が小流量から大流量に切り替えられる。このため、冷却液４１の冷却作用により電動機２０の温度上昇が抑制される。

また、電動機温度が降下していき、電動機２０と冷却液４１との温度差が第２の温度差（Ｔ２）以下に減少すると、制御部４０による制御の下、流量調節部３７により冷却液４１の流量が大流量から小流量に切り替えられる。すると、冷却液４１による電動機２０に対する加熱作用は最小限に抑制され、且つコンプレッサ側から電動機２０側に流入する吐出空気により電動機２０が冷却されるため、電動機２０の温度が低温に保持される。

次に、本実施形態にかかる電動機付過給機１０の作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる電動機付過給機１０によれば、流量調節部３７及び制御部４０（冷却液流量調節手段）により、電動機２０と冷却液４１の温度差が零以上の所定の温度より低い状態においては冷却液４１の流量を小流量に設定するので、冷却液４１による電動機２０に対する加熱作用は最小限に抑えられる。
また、電動機２０の温度が低く、かつコンプレッサの吐出空気温度が電動機２０の温度より低い部分負荷の状態では、コンプレッサ側から電動機２０側に流入する吐出空気により、電動機２０が冷却されるため、電動機２０の温度を低温に保持できる。
また、電動機２０の温度が低い場合でも小流量の冷却液４１を流すため、タービン側冷却液流路３５に一定流量の冷却液４１を流してセンターハウジング１４のタービン側の冷却を維持することができる。
一方、電動機２０と冷却液４１との温度差が零以上の所定の温度以上の状態においては冷却液４１の流量を大流量に設定するので、冷却液４１の冷却作用により電動機２０の温度上昇が抑制される。
このように、冷却液４１による電動機２０の温度上昇抑制効果を適正に発揮させることができるので、電動機２０の温度上昇を効果的に抑制することができる。このため、運転上限温度に到達するまでの時間を長くすることができる。すなわち、電動機２０の連続運転時間を長くすることができる。
したがって、電動機２０による電動アシストの効果を最大限生かすことができる。

また、本実施形態にかかる電動機付過給機１０によれば、冷却液４１の流量を小流量から大流量に切り替えるときは第１の温度差（Ｔ１）で切り替え、大流量から小流量に切り替えるときは第１の温度差より小さい第２の温度差（Ｔ２）で切り替えるようにし、ヒステリシスをもたせたので、頻繁な切り替え動作（チャタリング現象）を抑制できる。
また、大流量から小流量に切り替える逆動作の基準となる第２の温度差（Ｔ２）が零以上に設定されているので、電動機２０の温度が冷却液４１の温度より低いときは常に小流量の冷却液４１が流れる。このため、冷却液４１による電動機２０に対する加熱作用を確実に抑えられる。

また、開閉弁３８と固定オリフィス３９により、小流量と大流量を制御するので、冷却液４１の流量制御が容易である。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は本発明の第２実施形態にかかる電動機付過給機１０の概略構成を示す図である。
本実施形態において、流路形成部材１６のディフューザ部２５側の部位は、電動機側冷却液流路３４を流れる冷却液４１とディフューザ部２５を流れる空気Ａとの間で熱交換ができる構造になっている。また、流路形成部材１６のディフューザ部２５側の部位はフィン形状に形成され、伝熱面積を広くして熱伝導の効率を高めるようになっている。
伝熱部位を構成する部材の厚さは、冷却液とディフューザ部２５との熱交換を十分に行うことができるように設定される。
このような構造により、冷却液流路３４を流れる冷却液４１と電動機２０との間、及びこの冷却液４１とディフューザ部２５との間で熱交換を行い、電動機２０及びディフューザ部２５の双方を冷却するようになっている。
すなわち、本実施形態にかかる電動機付過給機１０は、電動機２０とディフューザ部２５の双方の冷却機能を兼ね備えた冷却構造をもつ電動機付過給機である。

本実施形態にかかる電動機付過給機１０の他の部分の構成は、上述した第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態にかかる電動機付過給機１０の動作・作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる電動機付過給機１０においても、第１実施形態と同様に、内燃機関からの排気ガスＧによりタービンインペラ２が回転させられ、これに連結されたコンプレッサインペラ６が回転駆動され、空気Ａが圧縮されて内燃機関に供給される。このとき電動機２０による電動アシストによりコンプレッサインペラ６の回転が補助される。

また、電動機側冷却液流路３４とタービン側冷却液流路３５には、冷却液供給ライン３２から冷却液４１が供給される。このときの流量調節部３７及び制御部４０による冷却液の流量制御も、第１実施形態と同様である。
すなわち、電動機２０の運転開始直後や部分負荷時において、電動機２０と冷却水４１の温度差が第１の温度差（Ｔ１）より低い状態においては、制御部４０による制御の下、流量調節部３７により冷却液４１の流量が小流量に設定される。また、電動機２０と冷却液４１との温度差が零より大きい第１の温度差（Ｔ１）以上に増大すると、冷却液４１の流量が小流量から大流量に切り替えられる。また、電動機２０と冷却液４１との温度差が零以上であって第１の温度差（Ｔ１）より小さい第２の温度差（Ｔ２）以下に減少したときは、冷却液４１の流量が大流量から小流量に切り替えられる。

上記のように冷却液４１の流量が制御されることにより、コンプレッサ吐出温度が冷却水温度より低くなる部分負荷時においても、電動機側冷却流路３４を流れる冷却液４１は小流量であるので、冷却液４１によりディフューザ部を流れる空気を加熱することがない。

このように、本実施形態のように電動機２０とディフューザ部２５の双方の冷却機能を兼ね備えた冷却構造をもつ電動機付過給機であっても、電動機２０の部分負荷時において冷却液４１がコンプレッサ吐出空気を加熱することがないので、コンプレッサの効率が低下しない。

上記各実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、冷却液による電動機の温度上昇抑制効果を適正に発揮させることにより、電動機の温度上昇を効果的に抑制して連続運転時間を長くすることができるとともに、電動機とディフューザ部の冷却を兼ねた場合であっても、コンプレッサの効率低下を招くことがない、という優れた効果が得られる。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、タービン側にシャフト１２の軸受１９が配設され、コンプレッサ側に電動機２０が配設された電動機付過給機を対象としたが、本発明の適用範囲はこれに限られず、例えば特開２００３−２９３７８５号公報に開示されている、中央部に電動機が配設されその両側に軸受を配設した形式の電動機付過給機にも当然に適用することができる。

上記実施形態では、流量調節部３７は、開閉弁３８と固定オリフィス３９により構成したが、流量調節弁により大流量と小流量とを調節できるようにしてもよい。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の第１実施形態にかかる電動機付過給機の概略構成を示す図である。 流量調節部及び制御部による冷却液の流量制御について説明する図である。 本発明の第２実施形態にかかる電動機付過給機の概略構成を示す図である。 従来の電動機付過給機の概略構成を示す図である。

符号の説明

２ タービンインペラ
４ タービンハウジング
６ コンプレッサインペラ
８ コンプレッサハウジング
９ スクロール室
１０ 電動機付過給機
１１ 環状ガス流路
１２ シャフト
１４ センターハウジング
１５ ハウジング本体
１６ 流路形成部材
１６ａ 環状凹部
１７ 排気口
１９ 軸受
２０ 電動機
２１ スクロール室
２０Ａ 回転子
２０Ｂ 固定子
２２ 油供給路
２４ 油排出路
２５ ディフューザ部
２７ 吸気口
２９ シールプレート
３１ Ｏリング
３２ 冷却液供給ライン
３３ 冷却液排出ライン
３４ 電動機側冷却液流路
３５ タービン側冷却液流路
３７ 流量調節部
３８ 開閉弁
３９ オリフィス
４０ 制御部
４１ 冷却液
４２ 潤滑油
Ａ 空気
Ｇ 排気ガス

Claims (3)

1. タービンハウジングとコンプレッサハウジングとの間に配設されたセンターハウジング内にコンプレッサインペラの回転を加速補助する電動機を備えるとともに、前記センターハウジング内に、冷却液を流通させて前記電動機を冷却する電動機側冷却液流路と、該電動機側冷却液流路の冷却液と共通の冷却液を流通させて前記センターハウジングの前記タービンハウジング側の部位を冷却するタービン側冷却液流路と、を有する電動機付過給機において、
   前記冷却液の流量を調整可能な冷却液流量調節手段を備え、
   前記冷却液流量調節手段は、前記電動機の温度から前記冷却液の温度を引いた温度差が零以上の所定の温度以上の状態においては前記冷却液の流量を前記電動機を冷却する第１の流量に設定し、前記温度差が零以上の所定の温度より低い状態においては前記冷却液の流量を前記第１の流量より小さい流量であって前記電動機に対する加熱作用を抑制する第２の流量に設定する、ことを特徴とする電動機付過給機。
2. 前記冷却液流量調節手段は、前記温度差が零より大きい第１の温度差以上に増大したときに前記冷却液の流量を前記第２の流量から前記第１の流量に切り替え、前記温度差が零以上であって前記第１の温度差より小さい第２の温度差以下に減少したときに前記冷却液の流量を前記第１の流量から前記第２の流量に切り替える、ことを特徴とする請求項１に記載の電動機付過給機。
3. 前記冷却液流量調節手段は、前記センターハウジングに前記冷却液を供給する冷却液供給ライン上に並列に設けられた開閉弁及び固定オリフィスと、前記電動機の温度と前記冷却液の温度に基づいて前記開閉弁を制御する制御部と、を有し、
   前記開閉弁が開状態で前記冷却液の流量が前記第１の流量となり、前記開閉弁が閉状態で前記冷却液の流量が前記第２の流量となる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機付過給機。

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