JP5909112B2 - Silencer for turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば舶用や発電用の大型ディーゼル機関等に適用される過給機用サイレンサに関する。 The present invention relates to a silencer for a supercharger applied to, for example, a large diesel engine for marine use or power generation.
従来、内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を燃焼室内へ強制的に送り込む過給機が知られており、たとえば舶用や発電用の大型ディーゼル機関においても広く使用されている。このような過給機は、燃焼用空気を圧縮する圧縮機及び圧縮機の駆動源となる過給機タービンが同軸とされ、ハウジング内に収納されて一体に回転する。なお、過給機タービンは、内燃機関の排気ガスが保有するエネルギにより駆動される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a supercharger that compresses combustion air of an internal combustion engine and forcibly sends high-density air into a combustion chamber is known. For example, it is widely used in large diesel engines for ships and power generation. In such a turbocharger, a compressor for compressing combustion air and a turbocharger turbine serving as a drive source for the compressor are coaxial, housed in a housing, and rotate integrally. Note that the turbocharger turbine is driven by the energy held by the exhaust gas of the internal combustion engine.
このような過給機においては、吸入空気から発生する騒音を消音するため、たとえば下記の特許文献1に開示されているような過給機用サイレンサが用いられている。この過給機用サイレンサでは、サイレンサエレメント(吸音体)として2回折れ曲がり形状(略Z状)の吸音スプリッタを複数組み合わせた構成が採用され、消音性能の維持と低圧損化を図っている。
また、他の過給機用サイレンサにおいては、略Z状に代えて曲線形状の吸音スプリッタを組み合わせたサイレンサエレメントを採用したものもある。
In such a supercharger, a silencer for a supercharger as disclosed in, for example, Patent Document 1 below is used in order to mute noise generated from intake air. This silencer for a supercharger employs a configuration in which a plurality of two-folded and bent (similar Z-shaped) sound absorbing splitters are combined as a silencer element (sound absorber) to maintain the sound deadening performance and reduce the low pressure loss.
In addition, other turbocharger silencers include a silencer element in which a curved sound absorbing splitter is combined in place of the substantially Z shape.
上述した従来の過給機用サイレンサは、サイレンサエレメントの形状や構造が複雑になることから、サイレンサエレメントの加工や組立等に手間がかかり、エレメントの製造コストが高くなるという問題があった。
また、サイレンサエレメントの形状をシンプルな円筒にしてコストを低減することも考えられるが、長さの制約から消音性能の面でやや劣るという問題が指摘されている。
The conventional turbocharger silencer described above has a problem in that the shape and structure of the silencer element are complicated, so that it takes time to process and assemble the silencer element, and the manufacturing cost of the element increases.
Although it may be possible to reduce the cost by making the shape of the silencer element a simple cylinder, a problem has been pointed out that the silencer performance is somewhat inferior due to the length restriction.
このような背景から、所望の吸音性能を確保するとともに、容易に製造できて安価な過給機用サイレンサの開発が望まれていた。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、吸音性能を確保して製造コストの低減を可能にした過給機用サイレンサを提供することにある。
From such a background, it has been desired to develop a silencer for a supercharger that can secure a desired sound absorption performance and can be easily manufactured and is inexpensive.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a silencer for a supercharger that can secure a sound absorbing performance and can reduce a manufacturing cost.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る過給機用サイレンサは、コンプッレッサ部で圧縮するための吸入空気を導入する吸入空気導入路の入口部上流側に取り付けられて吸気騒音を吸収する過給機用サイレンサであって、略円筒形状としたケーシングの外周面に形成された吸入空気入口開口部と、該吸入空気入口開口部から導入した前記吸入空気を略90度の方向転換をさせて前記吸入空気導入路に導く吸入空気流路と、前記ケーシングの一端面側に形成された吸入空気出口開口と、前記吸入空気入口開口部に取り付けられ、円筒で断面積が変化しない湾曲した流路を有する吸音筒と、前記吸音筒と略同心の空気流通穴を備え、前記吸入空気入口開口部の所定位置に挿入された前記吸音筒を固定支持する支持板と、を具備して構成したことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A silencer for a supercharger according to the present invention is a silencer for a supercharger that is attached to an upstream side of an inlet portion of an intake air introduction path for introducing intake air to be compressed by a compressor portion and absorbs intake noise. An intake air inlet opening formed on the outer peripheral surface of the substantially cylindrical casing, and the intake air introduced from the intake air inlet opening is turned by approximately 90 degrees and guided to the intake air introduction path An air flow path, an intake air outlet opening formed on one end face side of the casing, a sound absorption cylinder attached to the intake air inlet opening and having a curved flow path that is a cylinder and whose cross-sectional area does not change; and the sound absorption And a support plate that includes an air flow hole substantially concentric with the cylinder and that fixes and supports the sound absorbing cylinder inserted at a predetermined position of the intake air inlet opening.
このような過給機用サイレンサによれば、吸入空気入口開口部に取り付けられる吸音筒が、断面積を変化させることなく湾曲した形状を有しているので、吸音筒は、断面積を変化させることなく湾曲した流路となる。従って、吸音筒の流路断面積を維持したまま長さが増すことにより、吸入空気の流量を維持して騒音低減性能を向上させることが可能になる。
According to such a turbocharger silencer, since the sound absorbing cylinder attached to the intake air inlet opening has a curved shape without changing the cross-sectional area, the sound absorbing cylinder changes the cross-sectional area. The flow path is curved without any problems. Therefore, by increasing the length while maintaining the flow path cross-sectional area of the sound absorbing cylinder, it is possible to maintain the flow rate of the intake air and improve the noise reduction performance.
上記の発明において、隣接して設置されている前記吸音筒の間に形成される空間部に挿入して吸音材が取り付けられていることが好ましく、これにより、空間部を通って流れる吸入空気から発生する騒音についても、空間部を埋めるように設けた吸音材に吸収されて騒音低減性能が向上する。
この場合、たとえばパンチングメタル等のように、空気流通穴以外の部分に多数の小孔を設けた板材を支持板に使用することで、挿入される吸音材のストッパとして機能するとともに、騒音の反射を抑制できる。
In the above invention, it is preferable that the sound absorbing material is attached by being inserted into a space formed between the sound absorbing cylinders installed adjacent to each other, and thereby, from the intake air flowing through the space The generated noise is also absorbed by the sound absorbing material provided so as to fill the space, and the noise reduction performance is improved.
In this case, for example, a plate material provided with a large number of small holes in portions other than the air circulation holes, such as punching metal, functions as a stopper for the sound absorbing material to be inserted and reflects noise. Can be suppressed.
上述した本発明の過給機用サイレンサによれば、良好な吸音性能を確保するとともに、製造コストの低減やメンテナンス性の向上が可能になる。 According to the above-described silencer for a supercharger of the present invention, it is possible to ensure good sound absorption performance, reduce manufacturing costs, and improve maintainability.
以下、本発明の一実施形態に係る過給機用サイレンサについて、図1から図6を参照しながら説明する。
図6は、本発明に係る過給機用サイレンサを具備した排気タービン過給機の構成例を示す縦断面図であり、本発明に係る過給機用サイレンサは、このような排気タービン過給機10に適用され得るものである。
図示の排気タービン過給機10は、たとえば図示しない舶用ディーゼル機関(低速2サイクルディーゼル機関等)に装着されて、舶用ディーゼル機関を構成するシリンダライナ(図示せず)の内部と連通する給気マニホールド(図示せず)に、圧縮された空気を供給する装置である。
Hereinafter, a silencer for a supercharger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of an exhaust turbine supercharger equipped with a silencer for a supercharger according to the present invention. The silencer for a supercharger according to the present invention is such an exhaust turbine supercharger. It can be applied to the
The illustrated
図6に示すように、排気タービン過給機10は、ガス入口ケーシング11、ガス出口ケーシング12、軸受台13及びコンプレッサ側の空気案内ケーシング14がボルト(図示せず)によって一体に締結されることにより構成されている。ロータ軸15は、軸受台13内にスラスト軸受16及びラジアル軸受17,18により回転自在に支持されており、一端部にタービン部を構成するタービン19が固結され、他端部にコンプレッサ部を構成するコンプレッサ羽根車(羽根車)20が固結されている。
As shown in FIG. 6, in the
一端部側のタービン19は、外周部に多数のブレード19aを有している。このブレード19aは、ガス入口ケーシング11に設けられた排気ガス導入路22と、ガス出口ケーシング12に設けられた排気ガス排出路23との間に配置されている。
一方、他端部側のコンプレッサ羽根車20は、外周部に多数のブレード20aを有している。このブレード20aは、空気案内ケーシング14に設けられた吸入空気導入路24の後方に配置されている。吸入空気導入路24は、コンプレッサ羽根車20を介して渦巻き室25に接続され、さらに、渦巻き室25は図示しない吸入空気導入路を介してエンジンの燃焼室に接続されている。
The
On the other hand, the compressor impeller 20 on the other end side has a large number of
上述した排気タービン過給機10は、吸入空気導入路24の上流側に過給機用サイレンサ30を備えている。この過給機用サイレンサ30は、コンプレッサ部で圧縮する吸入空気が吸入空気導入路24に吸入される前段(上流側)に、すなわち吸入空気導入路24の入口部上流側に設置される装置であり、吸入空気を通過させることで空気流を整流するフィルタ機能と、吸入空気から発生する騒音を吸収する消音機能とを有している。
The
本実施形態の過給機用サイレンサ30は、図1から図6に示すように、略円筒形状としたケーシング31の外周面に形成された吸入空気入口開口部32と、該吸入空気入口開口部32から導入した吸入空気を略90度の方向転換をさせて吸入空気導入路24に導く吸入空気流路33と、ケーシング31の一端面側に形成された吸入空気出口開口部34と、吸入空気入口開口部32に取り付けられた円筒を捩って湾曲させた吸音筒40と、隣接して設置されている吸音筒40の間に形成される空間部に挿入して取り付けられる柱状の吸音材60と、吸音筒40と略同心の空気流通穴51を備え、吸入空気入口開口部32の所定位置に挿入された吸音筒40を固定支持する支持板50と、を具備して構成される。
なお、上述した吸音筒40は、たとえば吸入空気入口開口部32にケーシング外周側から挿入して取り付けられる。
As shown in FIGS. 1 to 6, the
The above-described
吸入空気入口開口部32の外周側には、吸入空気とともに異物が侵入することを防止するため、外側から順にフィルタ35及びエキスパンドメタル36が設けられている。この場合、エキスパンドメタル36がフィルタ35の形状を保持する部材となり、ケーシング31の適所に対して着脱可能に取り付けられている。
A
本実施形態における支持板50は、サイレンサエレメント(吸音体)として機能する吸音筒40の両端部近傍を支持するように、外側支持板52及び内側支持板53を備えているが、吸音筒40の両端及び中央部を支持するようにしてもよい。これら外側支持板52及び内側支持板53には、吸音筒40を挿入して支持するための空気流通孔51が半径方向で一致するように多数穿設されている。
The
ケーシング31は、2枚の円板31a,31bを対向配置し、複数本の外側柱状部材31c及び内側支持板53により連結して略円柱形状としたものであるが、この連結構造については特に限定されることはない。
外側柱状部材31cは、円板31a,31bの外周端近傍を互いに連結している部材であり、周方向に略等ピッチに配置されている。この場合、柱状部材31cと円板31a,31bとの連結には溶接やボルト締めが採用可能である。本実施形態のケーシング31では、フロントパネルとなる円板31a側が溶接構造とされ、リアパネルとなる円板31b側がボルト締め構造となる。
The
The outer
支持板50の外側支持板52は、柱状部材31cの配置に合わせて周方向が複数に分割されている。この外側支持板52は、たとえばボルト締め等により、柱状部材31cに対して外側から着脱可能となっている。
一方、支持板50の内側支持板53は、円板31a,31bの周方向中間付近を互いに連結している部材である。この内側支持板53は、たとえば円筒形状に成形して外側支持板52と同様の空気流通穴51を形成した部材であり、円板31a,31bに対してボルト締め等により固定されている。
The
On the other hand, the
吸入空気流路33は、吸入空気入口開口部32から導入した吸入空気を略90度の方向転換をさせて吸入空気導入路24に導く空間である。すなわち、吸入空気流路33は、吸入空気入口開口部32から流入して吸音筒40を通過した吸入空気の流れを、内側支持板53の内周側となる空間で略90度の方向転換をさせることにより、吸入空気出口開口部34へと導くものである。
吸入空気出口開口部34は、ケーシング31の一端面側に形成されて吸入空気導入路24と連結されるもので、吸入空気をコンプレッサ部に供給する出口となる。
The intake
The intake
吸音筒40は、たとえば少なくとも3層の断面構造を有する円筒形状の部材である。すなわち、吸音筒40は、たとえばエキスパンドメタルで補強用部材(基材)となる円筒形状を形成し、この円筒の外周をガラスクロス製等の吸音材で覆った後、さらに吸音材の外周をアルミ箔等の外周材で覆った3層構造とされる。
この吸音筒40は、フィルタ35、エキスパンドメタル36及び外側支持板52を取り外した状態において、吸入空気入口開口部32の外周側から半径方向に挿入して取り付けられる。このような吸音筒40の着脱可能状態では、多数の空気流通穴51が開口した状態にある。
The
The
図2に示す構成例では、1枚の外側支持板52の領域に対して、幅方向に7本の吸音筒40が千鳥状に2列並べて配置されているが、1領域における吸音筒40の配列や数等については、特に限定されることはない。また、一列の両端部においては、列方向の寸法調整を行うため、たとえば半割の吸音筒40′が使用される。
In the configuration example shown in FIG. 2, seven
さて、本実施形態の吸音筒40は、円筒を捩って湾曲させた筒形状となっている。すなわち、本実施形態の吸音筒40は、その軸線が湾曲線となる。このため、吸音筒40は、直線の吸音筒と比較して、断面積を変化させることなく湾曲した長い流路を備えたものとなる。なお、吸音筒40は、その両端が外側支持板52及び内側支持板53に支持されている。
Now, the
具体的に説明すると、吸音流路長さを増すため、円筒形状の吸音筒を回転双曲面上に配置することが考えられる。しかし、回転双曲面の場合は中央部にくびれが生じるため、そのままでは吸音筒を設置するケーシング31が大きくなり、結果として装置全体が大型化することとなる。
そこで、本実施形態の吸音筒40は、円筒形状の吸音筒を捩じって曲げて配置することにより、断面積を変化させることなく湾曲した長い吸入空気の流路を形成するので、吸入空気の流量を維持して騒音低減性能を向上させることができる。しかも、回転双曲面のようなくびれ部分をなくすことができるため、過給機用サイレンサ30の大型化も防止することが可能になる。
Specifically, in order to increase the length of the sound absorption channel, it is conceivable to arrange a cylindrical sound absorption cylinder on the rotating hyperboloid. However, in the case of a rotating hyperboloid, the constriction occurs in the center portion, so that the
Therefore, the
ところで、円筒を捩じって曲げることで上述した吸音筒40とするには、たとえば特開平7−51752号公報、特開昭58−68430号公報及び特開2010−188406号公報に開示された技術を採用すればよい。すなわち、吸音筒40の製造は、たとえば補強用部材(基材)のエキスパンドメタルで円筒を形成し、この円筒を上述した技術の適用により捩じって曲げた後に、外周をガラスクロス製等の吸音材で覆えばよい。
こうして製造された多数の吸音筒40は、両端部を回転双曲線と略同様の要領で配置することにより、中央部にくびれがないため大型化を防止できる。
Incidentally, in order to obtain the above-described
The large number of
そして、本実施形態では、円筒形状の吸音筒40が千鳥状配置されることより、隣接する吸音筒40の外周面間に空間部が形成されるため、この空間部を埋めるようにして柱状の吸音材60が挿入設置されている。この吸音材60は、たとえば図5に示すように、ガラスクロス製等の吸音材を中実の略三角柱形状に成形したものであが、必要に応じて外周をアルミ箔等の外周材で覆ってもよい。
なお、吸音材60は、空間部の形状に応じて複数種類(図2の構成例では、4種類の吸音材60a〜60d)が使用されている。
In this embodiment, since the cylindrical
Note that a plurality of types of sound absorbing materials 60 (four types of
上述した吸音筒40の組み付けは、吸入空気入口開口部32から半径方向内向きに、内側支持板53の空気流通穴51へ向けて挿入して行われる。この結果、内側支持板53の空気流通穴51は、吸音筒40の一端部を支持して位置決めするので、吸音筒40の全数を順次容易に挿入することができる。従って、最初の組立時だけでなく、排気タービン過給機10に取り付けた後のメンテナンス時においても、フィルタ35、エキスパンドメタル36及び外側支持板52を取り外した状態にして吸音筒40を容易に交換することが可能になる。
The above-described
すなわち、本実施形態の過給機用サイレンサ30は、支持板50が吸音筒40の両端部近傍を支持する外側支持板52及び内側支持板53を備え、しかも、外側支持板52を外側から取り付けて着脱可能な構造としたので、外側支持板52を取り外した状態にすることで、吸音筒40の組付作業や交換作業をする場合には、ケーシング31の外周側から挿入または抜き取ることで容易に実施できる。
That is, in the
また、上述した吸音材60の組み付けは吸音筒40と同様に、吸入空気入口開口部32から半径方向内向きに挿入して行われる。この吸音材60は、比較的柔軟な形状変更が可能であるため、空間部に押し込むようにして容易に取り付けることができ、吸音筒40の外周面に対する密着性も良好である。
この場合、内側支持板53に支持穴(不図示)を設けておき、この支持穴に端部を挿入するようにしてもよい。この結果、吸音材60は、端部を容易に位置決めして組み立てることができる。なお、外側支持板52にも支持穴(不図示)を設けて、吸音材60の両端を支持するようにしてもよい。
The
In this case, a support hole (not shown) may be provided in the
あるいは、このような吸音材60の場合、吸音筒40側が外側支持板52及び内側支持板53に支持されているので、吸音筒40より若干短い長さとし、さらに、隣接する吸音筒40の外周面に接するような断面形状を有していれば、単に空間部を埋めるように挿入する構造としてもよい。この場合、吸音材60の周囲は、吸音筒40に接して拘束され、さらに、吸音材60の両端部は、外側支持板52及び内側支持板53に当接して軸方向の移動を拘束される。
Alternatively, in the case of such a
このように、本実施形態の過給機用サイレンサ30は、吸音等40として円筒形状を捩じって曲げたものを採用することにより、断面積を変化させることなく湾曲した長い吸入空気の流路が形成され、この結果、吸入空気の流量を維持して騒音低減性能を向上させることができる。また、円筒形状の吸音筒40を外周側からの挿入等により着脱可能としたので、吸音筒40の組付作業や交換作業を容易に実施できるようになる。従って、本実施形態の過給機用サイレンサ30は、吸音性能の確保は勿論のこと、作業性の向上等による製造コストの低減及びメンテナンス性の向上を実現したものとなる。
そして、隣接して設置されている吸音筒40の間に形成される空間部には、柱状の吸音材60が挿入して取り付けられるため、円筒の吸音筒60を並べて配置する際に生じる空間部を通って流れる吸入空気から発生する騒音についても、空間部を埋めるように設けた吸音材60に吸収されるので、過給機用サイレンサ30全体としての騒音低減性能が向上する。
As described above, the
And since the columnar sound-absorbing
ところで、上述した過給機用サイレンサ30においては、支持板50における空気流通穴51以外の部分に、すなわち吸音材60の両端面が位置する支持板50の領域に、多数の小孔を設けた板材(たとえば、パンチングメタル等)を使用することが望ましい。このようなパンチングメタル等の板材は、挿入される吸音材60のストッパとして機能するとともに、吸音材60を通過する吸入空気の流れを遮断しない。このため、過給機用サイレンサ30内における騒音の反射を抑制できるので、過給機用サイレンサ30全体の騒音低減性能をより一層向上させることができる。
By the way, in the
このように、上述した本実施形態の過給機用サイレンサ30によれば、吸音筒40の採用や吸音材60の追設により、良好な吸音性能を確保するとともに、製造コストの低減やメンテナンス性の向上が可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
As described above, according to the
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.
10 排気タービン過給機
19 タービン
20 コンプレッサ羽根車
24 吸入空気導入路
30 過給機用サイレンサ
31 ケーシング
31a,31b 円板
31c 外側柱状部材
32 吸入空気入口開口部
33 吸入空気流路
34 吸入空気出口開口部
35 フィルタ
36 エキスパンドメタル
40 吸音筒
50 支持板
51 空気流通穴
52 外側支持板
53 内側支持板
60 吸音材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
略円筒形状としたケーシングの外周面に形成された吸入空気入口開口部と、
該吸入空気入口開口部から導入した前記吸入空気を略90度の方向転換をさせて前記吸入空気導入路に導く吸入空気流路と、
前記ケーシングの一端面側に形成された吸入空気出口開口と、
前記吸入空気入口開口部に取り付けられ、円筒で断面積が変化しない湾曲した流路を有する吸音筒と、
前記吸音筒と略同心の空気流通穴を備え、前記吸入空気入口開口部の所定位置に挿入された前記吸音筒を固定支持する支持板と、
を具備して構成したことを特徴とする過給機用サイレンサ。 A silencer for a supercharger that is attached to the upstream side of an inlet portion of an intake air introduction path for introducing intake air to be compressed by a compressor portion and absorbs intake noise,
An intake air inlet opening formed on the outer peripheral surface of the substantially cylindrical casing;
An intake air flow path that guides the intake air introduced from the intake air inlet opening to the intake air introduction path by changing its direction by approximately 90 degrees;
An intake air outlet opening formed on one end surface side of the casing;
A sound-absorbing cylinder attached to the intake air inlet opening and having a curved channel whose cross-sectional area does not change ;
A support plate having an air flow hole substantially concentric with the sound absorbing cylinder, and fixedly supporting the sound absorbing cylinder inserted into a predetermined position of the intake air inlet opening;
A silencer for a supercharger characterized by comprising:
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