JP6832209B2

JP6832209B2 - 再循環流路構造、排気タービン過給機及びエンジン

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Publication number: JP6832209B2
Application number: JP2017066364A
Authority: JP
Inventors: 健一郎岩切
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2018168742A

Description

本発明は、排気タービン過給機の再循環流路構造、排気タービン過給機及びエンジンに関する。

排気タービン過給機のインペラの作動範囲を拡大するため、再循環流路を配置することが知られている。再循環流路を配置することによって不必要な再循環が生じて効率が低下することを解決するため、作動点に応じて再循環流路を開閉する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術は、アクチュエータを使用して再循環流路を開閉する。

特開２０１２−０４１８２６号公報

例えば、自動車用ターボチャージャーのような小型の排気タービン過給機では、スペースが限られているので、再循環流路の開閉にアクチュエータを適用することが難しい。例えば、自動車用ターボチャージャーのような安価な排気タービン過給機では、再循環流路の開閉にアクチュエータを使用するとコストが増大するため適用することが難しい。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、適切に再循環流路を開閉することができる再循環流路構造、排気タービン過給機及びエンジンを提供することを目的とする。

本発明の再循環流路構造は、インペラを内部の空間に収容して、流体の流路を区画するケーシング内に、前記インペラの前面側の外周を周方向に囲んで配置された筒状の内筒と、前記内筒より前記流路の上流側において、前記内筒の前面と向かい合う筒状に形成され、前記流路の上流側に面した前面に作用する流体の第一圧力と背面に作用する流体の第二圧力との差で、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置されたカバーと、を備え、前記内筒は、前記流路の下流側と上流側との間に再循環流路を区画し、前記カバーは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、上流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、下流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させる、ことを特徴とする。

この構成によれば、カバーが移動することで、適切に再循環流路を開閉することができる。

本発明の再循環流路構造は、前記カバーが、前記ケーシングの内周に流体の流れ方向に沿って形成されたキー溝に可動可能に係合するキー部、を備え、前記カバーは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、前記キー部が前記キー溝に沿って上流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、前記キー部が前記キー溝に沿って下流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させる、ことが好ましい。この構成によれば、カバーがキー溝に沿って移動することで、適切に再循環流路を開閉することができる。

本発明の再循環流路構造は、前記内筒が、前記カバーと一体に組み付けられ、前記内筒と前記カバーとは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、上流側に一体として移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、下流側に一体として移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させることが好ましい。この構成によれば、内筒とカバーとが一体として移動することで、適切に再循環流路を開閉することができる。

本発明の再循環流路構造は、前記内筒が、前記第一圧力と前記第二圧力との差で、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置され、前記カバーが、前記第一圧力と前記第二圧力との差で、前記内筒に対して、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置され、前記内筒と前記カバーとは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、上流側にそれぞれ移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、下流側にそれぞれ移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させることが好ましい。この構成によれば、内筒とカバーとがそれぞれ移動することで、適切に再循環流路を開閉することができる。

本発明の再循環流路構造は、前記カバーを前記第一圧力または前記第二圧力と同じ方向に付勢する付勢手段、を備えることが好ましい。この構成によれば、カバーを適切に移動して、適切に再循環流路を開閉することができる。

本発明の排気タービン過給機は、エンジンから排出された排気ガスによって駆動するタービンと、前記タービンの回転が回転軸を介して伝達されて駆動するコンプレッサと、前記タービンと前記コンプレッサとを回転自在に連結する回転軸と、ケーシングと、上記の再循環流路構造と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、適切に再循環流路を開閉することができる。

本発明のエンジンは、排気タービン過給機と、前記排気タービン過給機と接続されたエンジン本体と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、適切に再循環流路を開閉することができる。

図１は、第一実施形態に係る排気タービン過給機を示す断面図である。図２は、第一実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図３は、第一実施形態に係る再循環流路構造のカバーを示す斜視図である。図４は、第一実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図５は、第二実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図６は、第二実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図７は、第三実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図８は、第三実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図９は、第四実施形態に係る再循環流路構造のカバーと付勢手段とを示す断面図である。図１０は、第四実施形態に係る再循環流路構造のカバーと付勢手段との変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る排気タービン過給機を示す断面図である。図２は、第一実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。排気タービン過給機１００は、例えば、自動車、船舶、その他の産業機械、送風機などに搭載される。

排気タービン過給機１００は、タービン１１０と、回転軸１２０と、コンプレッサ１３０と、ケーシング１４０と、再循環流路構造１とを備える。排気タービン過給機１００は、図示しないエンジンから排出された高速で流れる高温の排気ガスによってタービン１１０が駆動して、タービン１１０の回転が回転軸１２０を介して伝達されてコンプレッサ１３０が駆動して、コンプレッサ１３０が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。

コンプレッサ１３０は、ケーシング１４０に収容されている。ケーシング１４０は、インペラ１３１に対して流体取込口１３２と圧縮流体吐出口が設けられている。ケーシング１４０は、インペラ１３１と圧縮流体吐出口との間にディフューザ１３４が設けられている。タービン１１０により回転軸１２０が回転すると、一体のインペラ１３１が回転し、流体取込口１３２を通って圧縮用気体（流体）が吸入される。吸入された流体は、インペラ１３１で加圧されて圧縮空気（圧縮流体）となり、この圧縮流体は、ディフューザ１３４を通り、圧縮流体吐出口からエンジンに供給される。

ケーシング１４０は、インペラ１３１を内部の空間に収容し、インペラ１３１に対して流入する流体（以下、「主流」という。）の流路を区画する。ケーシング１４０は、カバー３のキー部３２が可動可能に係合するキー溝１４１が形成されている。

キー溝１４１は、ケーシング１４０の内周面１４０ｂに周方向に間隔を空けて複数形成されている。キー溝１４１は、内周面１４０ｂに主流の流れ方向に沿って形成されている。キー溝１４１は、カバー３のキー部３２よりも回転軸１２０の軸線方向（以下、「軸線方向」という。）に長い長さを有する。キー溝１４１は、ケーシング１４０の端面１４０ａより上流側に形成されている。

再循環流路構造１は、インペラ１３１の翼端側、言い換えると、インペラ１３１の径方向外側に配置され、主流から分岐した流体を下流側から上流側に再循環する。再循環流路構造１は、内筒２と、カバー３と、ケーシング１４０と内筒２とカバー３とで区画された再循環流路４とを有する。再循環流路構造１は、インペラ１３１の昇圧力が高くなると、再循環流路４を流れる流体の流量を増加する。再循環流路構造１は、インペラ１３１の昇圧力が高くなると、再循環流路４を開放する。再循環流路構造１は、インペラ１３１の昇圧力が高くないとき、言い換えると、再循環を必要としないとき、再循環流路４を流れる流体の流量を減少する。本実施形態において、再循環流路構造１は、インペラ１３１の昇圧力が高くないとき、再循環流路４を閉塞する。

内筒２は、インペラ１３１の翼端側において、流路の下流側と上流側との間に流体の再循環流路４を区画する。内筒２は、ケーシング１４０内に、インペラ１３１の前面１３１ａ側の外周を周方向に囲んで配置されている。内筒２は、筒部２１と、支柱２２とを有する。

筒部２１は、軸線方向に沿った円筒状に形成されている。筒部２１は、上流側の端面である前面２１ａがインペラ１３１の前面１３１ａより上流側に位置している。筒部２１は、下流側の端面である背面２１ｂがインペラ１３１の前面１３１ａより下流側に位置している。筒部２１は、ケーシング１４０の端面１４０ａから上流側に離間している。筒部２１は、内周面２１ｃがインペラ１３１の翼端側と離間している。筒部２１は、外周面２１ｄがケーシング１４０の内周面１４０ｂと離間している。

支柱２２は、内筒２をケーシング１４０の内周面１４０ｂに固定する。支柱２２は、筒部２１の外周面２１ｄにおいて周方向に間隔を空けて配置されている。

カバー３は、内筒２の前面を覆い、主流が内筒２の前面に接触することを規制する。カバー３は、内筒２より上流側に配置されている。カバー３は、内筒２の前面と向かい合う筒状に形成されている。カバー３は、上流側に面した前面３１ａに作用する主流の第一圧力Ｆ１と、背面３１ｂに作用する第二圧力Ｆ２との差で、主流の流れ方向に沿って可動可能に配置されている。カバー３は、本体部３１と、キー部３２とを有する。本体部３１とキー部３２とは一体に形成されている。

第一圧力Ｆ１は、カバー３の上流側に主流が接触して生じる淀み圧である。第一圧力Ｆ１は、インペラ１３１の流量が大きいほど大きくなる。

第二圧力Ｆ２は、インペラ１３１の昇圧量が大きいほど大きくなる。言い換えると、第二圧力Ｆ２は、インペラ１３１の低圧力運転時は小さく、インペラ１３１の高圧力運転時は大きい。

本体部３１は、ケーシング１４０の内周面１４０ｂより径方向内側に露出している。本体部３１は、径方向内側の端部が内筒２の筒部２１の径方向内側の端部近傍に位置している。本体部３１は、前面３１ａが径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上流側から下流側に上流側に凸状に湾曲した曲面状に形成されている。本体部３１は、背面３１ｂが平面状に形成されている。

図３を参照して、キー部３２について説明する。図３は、第一実施形態に係る再循環流路構造のカバーを示す斜視図である。キー部３２は、本体部３１の外周面に周方向に間隔を空けて複数形成されている。キー部３２は、ケーシング１４０のキー溝１４１に可動可能に係合する。キー部３２は、ケーシング１４０のキー溝１４１に沿って、軸線方向に可動する。キー部３２には、例えば、グリースや個体潤滑剤を含む潤滑剤を塗布することで、ケーシング１４０のキー溝１４１との固着を抑制することが好ましい。

このように構成されたカバー３は、キー部３２がケーシング１４０のキー溝１４１に沿って可動することで、軸線方向に移動する。より詳しくは、カバー３は、第二圧力Ｆ２が第一圧力Ｆ１より大きいと、第二圧力Ｆ２に押されてカバー３が上流側に動いて、本体部３１の背面３１ｂが筒部２１の前面２１ａから離間する。再循環流路４は、出口側が開放される。カバー３は、第二圧力Ｆ２が第一圧力Ｆ１より大きいと、再循環流路４を流れる流体の流量を増加させる。

カバー３は、第一圧力Ｆ１が第二圧力Ｆ２より大きいと、第一圧力Ｆ１に押されてカバー３が下流側に動いて、本体部３１の背面３１ｂが筒部２１の前面２１ａに接触する。再循環流路４は、出口側が閉塞される。カバー３は、第一圧力Ｆ１が第二圧力Ｆ２より大きいと、再循環流路４を流れる流体の流量を減少させる。

再循環流路４は、インペラ１３１の翼端側において、下流側から上流側に再循環する流体の流路である。より詳しくは、再循環流路４は、ケーシング１４０の端面１４０ａと筒部２１の背面２１ｂとによって区画された流路と、ケーシング１４０の内周面１４０ｂと筒部２１の外周面２１ｄとによって区画された流路と、筒部２１の前面２１ａと本体部３１の背面３１ｂとで区画された流路とが連通している。再循環流路４は、カバー３が可動することによって出口幅ｄ１が変化し、再循環する流体の流量が変化する。このような再循環流路４は、ケーシング１４０の端面１４０ａと筒部２１の背面２１ｂとの間から流体が流入し、筒部２１の前面２１ａと本体部３１の背面３１ｂとの間から流体を排出する。

次に、再循環流路構造１の作用について説明する。

図２を用いて、再循環が必要な、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時について説明する。コンプレッサ１３０が小流量、高圧力であるので、第一圧力Ｆ１が小さく、第二圧力Ｆ２が大きい。カバー３は、第二圧力Ｆ２によってケーシング１４０のキー溝１４１に沿って上流側に押し込まれて、本体部３１の背面３１ｂが筒部２１の前面２１ａから離間する。再循環流路４は、出口幅ｄ１が大きくなる。言い換えると、再循環流路４は、出口側が開放される。再循環流路４へ流体が流入して再循環流を生成する。インペラ１３１の上流側に再循環流が流入することで、インペラ１３１の上流側の流量が増加する。これにより、インペラ１３１の失速が抑制されて、インペラ１３１の作動範囲が拡大する。

図４を用いて、再循環流が不要な、コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時について説明する。図４は、第一実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。コンプレッサ１３０が大流量、低圧力であるので、第一圧力Ｆ１が大きく、第二圧力Ｆ２が小さい。カバー３は、第一圧力Ｆ１によってケーシング１４０のキー溝１４１に沿って下流側に押し込まれて、本体部３１の背面３１ｂが筒部２１の前面２１ａに接触する。再循環流路４は、出口幅がｄ１より小さいｄ２である。言い換えると、再循環流路４は、出口側が狭くなる。再循環流路４へ流体が流入することを規制する。

このように、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時には、カバー３が動いて、再循環流路４の出口側を開放して、再循環流路４を形成する。コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時には、カバー３が動いて、再循環流路４の出口側を閉塞して、再循環流路４へ流体が流入することを規制する。

以上説明したように、本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時には、カバー３が動いて、再循環流路４の出口側を開放して、再循環流路４を形成する。本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時には、カバー３が動いて、再循環流路４の出口側を閉塞して、再循環流路４へ流体が流入することを規制する。このように、本実施形態は、コンプレッサ１３０の作動点の流量および圧力に応じて、カバー３が適切に可動して、再循環流路４を適切に開閉することができる。本実施形態では、例えば、アクチュエータを含む駆動装置を使用せずに、カバー３を可動することができる。これにより、本実施形態によれば、排気タービン過給機１００を小型化することができる。また、本実施形態によれば、排気タービン過給機１００の製造コストを低減することができる。

本実施形態は、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時に再循環流路４を形成することで、インペラ１３１の失速を抑制して、インペラ１３１の作動範囲を拡大することができる。

本実施形態は、コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時に再循環流路４へ流体が流入することを規制することで、コンプレッサ１３０の効率低下を抑制することができる。

本実施形態は、カバー３によって、内筒２の前面２１ａを覆い、主流が内筒２の前面２１ａに接触することを規制する。本実施形態によれば、再循環流路４に流入する再循環流によって生じるノイズを低減することができる。

本実施形態によれば、再循環流路４は、カバー３によって、主流の流れ方向の上流側に面して開口せず、径方向内側を向いて開口している。これにより、本実施形態は、主流が、再循環流路４の出口側から再循環流路４に流入してバイパス流れを形成することを規制することができる。本実施形態によれば、上記のようにバイパス流れが抑制されることで、コンプレッサ１３０の小流量時でも、流体が再循環流路４の入口側から再循環流路４へ容易に流入する。これにより、本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の小流量時に、再循環流路４の流量が低下することを抑制することができる。

［第二実施形態］
図５、図６を参照しながら、本実施形態に係る再循環流路構造１Ａについて説明する。図５は、第二実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図６は、第二実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。再循環流路構造１Ａは、基本的な構成は第一実施形態の再循環流路構造１と同様である。以下の説明においては、再循環流路構造１と同様の構成要素には、同一の符号または対応する符号を付し、その詳細な説明は省略する。

再循環流路構造１Ａは、内筒２Ａとカバー３Ａとが一体に組み付けられている。内筒２Ａとカバー３Ａとの間の出口幅ｄ３は一定である。

内筒２Ａは、支柱２２Ａを介して、カバー３Ａのキー部３２Ａに固定されている。

カバー３Ａのキー部３２Ａは、本体部３１Ａより下流側に突出して形成されている。キー部３２Ａには、支柱２２Ａを介して内筒２Ａが一体に組み付けられている。

このように構成された内筒２Ａとカバー３Ａとは、キー部３２Ａがケーシング１４０のキー溝１４１Ａに沿って可動することで、軸線方向に一体として移動する。より詳しくは、内筒２Ａとカバー３Ａは、第二圧力Ｆ２が第一圧力Ｆ１より大きいと、第二圧力Ｆ２に押されて内筒２Ａとカバー３Ａが上流側に動いて、筒部２１Ａの背面２１Ａｂがケーシング１４０の端面１４０ａから離間する。再循環流路４は、入口側が開放される。再循環流路４は、入口幅ｄ４が大きくなる。内筒２Ａが一体に組み付けられたカバー３Ａは、第二圧力Ｆ２が第一圧力Ｆ１より大きいと、再循環流路４を流れる流体の流量を増加させる。

内筒２Ａとカバー３Ａは、第一圧力Ｆ１が第二圧力Ｆ２より大きいと、第一圧力Ｆ１に押されて内筒２Ａとカバー３Ａとが下流側に動いて、筒部２１Ａの背面２１Ａｂがケーシング１４０の端面１４０ａに近づく。再循環流路４は、入口幅がｄ４より小さいｄ５である。再循環流路４は、入口側が狭くなる。内筒２Ａが一体に組み付けられたカバー３Ａは、第一圧力Ｆ１が第二圧力Ｆ２より大きいと、再循環流路４を流れる流体の流量を減少させる。

入口幅ｄ５をゼロとすると、筒部２１Ａの背面２１Ａｂに作用する第二圧力Ｆ２がゼロになった後、コンプレッサ１３０の流量や圧力が変化しても第二圧力Ｆ２が増加することがなくなる。そこで、入口幅ｄ５をゼロまで小さくせずに、筒部２１Ａの背面２１Ａｂとケーシング１４０の端面１４０ａとの間にわずかな隙間を空けておくことが好ましい。これにより、再循環流路４の入口側が狭くなった後、コンプレッサ１３０の流量や圧力の変化に応じて、筒部２１Ａの背面２１Ａｂに作用する第二圧力Ｆ２が増加して、内筒２Ａとカバー３Ａとが動いて、再循環流路４の入口側を開放することが可能になる。

このように、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時には、内筒２Ａとカバー３Ａとが一体として動いて、再循環流路４の入口側を開放して、再循環流路４を形成する。コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時には、内筒２Ａとカバー３Ａとが一体として動いて、再循環流路４の入口側を狭くして、再循環流路４へ流体が流入することを規制する。

以上説明したように、本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時には、内筒２Ａとカバー３Ａとが一体として動いて、再循環流路４の入口側を開放して、再循環流路４を形成する。本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時には、内筒２Ａとカバー３Ａとが一体として動いて、再循環流路４の入口側を狭くして、再循環流路４へ流体が流入することを規制する。このように、本実施形態は、コンプレッサ１３０の作動点の流量および圧力に応じて、内筒２Ａとカバー３Ａとが一体として可動して、再循環流路４を適切に開閉することができる。本実施形態では、例えば、アクチュエータを含む駆動装置を使用せずに、内筒２Ａとカバー３Ａとを一体として可動することができる。これにより、本実施形態によれば、排気タービン過給機１００を小型化することができる。また、本実施形態によれば、排気タービン過給機１００の製造コストを低減することができる。

［第三実施形態］
図７、図８を参照しながら、本実施形態に係る再循環流路構造１Ｂについて説明する。図７は、第三実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。図８は、第三実施形態に係る再循環流路構造を示す断面図である。

再循環流路構造１Ｂは、内筒２Ｂはケーシング１４０のキー溝１４１Ｂに可動可能に係合し、カバー３Ｂが内筒２Ｂのキー溝２４Ｂに対して可動可能に係合する。

内筒２Ｂは、筒部２１Ｂと、支柱２２Ｂと、キー部２３Ｂと、キー溝２４Ｂとを有する。

支柱２２Ｂは、筒部２１Ｂをキー部２３Ｂに固定する。

キー部２３Ｂは、支柱２２Ｂの径方向外側に形成されている。キー部２３Ｂは、ケーシング１４０のキー溝１４１Ｂに可動可能に係合する。キー部２３Ｂは、ケーシング１４０のキー溝１４１Ｂに沿って、軸線方向に可動する。キー部２３Ｂには、例えば、グリースや個体潤滑剤などの潤滑剤を塗布することで、ケーシング１４０のキー溝１４１Ｂとの固着を抑制してもよい。

キー溝２４Ｂは、キー部２３Ｂの内周面に周方向に間隔を空けて複数形成されている。キー溝２４Ｂは、カバー３Ｂのキー部３２Ｂが可動可能に係合する。キー溝２４Ｂは、カバー３Ｂのキー部３２Ｂよりも軸線方向に長い長さを有する。

このように構成された内筒２Ｂは、キー部２３Ｂがケーシング１４０のキー溝１４１Ｂに沿って可動することで、軸線方向に移動する。より詳しくは、内筒２Ｂは、第二圧力Ｆ２が第一圧力Ｆ１より大きいと、第二圧力Ｆ２に押されて内筒２Ｂが上流側に動いて、筒部２１Ｂの背面２１Ｂｂがケーシング１４０の端面１４０ａから離間する。再循環流路４は、入口幅がｄ７である。再循環流路４は、入口側が開放される。

内筒２Ｂは、第一圧力Ｆ１が第二圧力Ｆ２より大きいと、第一圧力Ｆ１に押されて内筒２Ｂが下流側に動いて、筒部２１Ｂの背面２１Ｂｂがケーシング１４０の端面１４０ａに近づく。再循環流路４は、入口側が狭くなる。再循環流路４は、入口幅がｄ７より小さいｄ９である。

カバー３Ｂは、本体部３１Ｂと、キー部３２Ｂとを有する。

キー部３２Ｂは、内筒２Ｂのキー溝２４Ｂに可動可能に係合する。キー部３２Ｂは、内筒２Ｂのキー溝２４Ｂに沿って、軸線方向に可動する。キー部３２Ｂには、例えば、グリースや個体潤滑剤などの潤滑剤を塗布することで、内筒２Ｂのキー溝２４Ｂとの固着を抑制してもよい。

このように構成されたカバー３Ｂは、キー部３２Ｂが内筒２Ｂのキー溝２４Ｂに沿って可動することで、軸線方向に移動する。より詳しくは、カバー３Ｂは、第二圧力Ｆ２が第一圧力Ｆ１より大きいと、第二圧力Ｆ２に押されてカバー３Ｂが上流側に動いて、本体部３１Ｂの背面３１Ｂｂが筒部２１Ｂの前面２１Ｂａから離間する。再循環流路４は、出口幅がｄ６である。再循環流路４は、出口側が開放される。

カバー３Ｂは、第一圧力Ｆ１が第二圧力Ｆ２より大きいと、第一圧力Ｆ１に押されてカバー３Ｂが下流側に動いて、本体部３Ｂ１の背面３１Ｂｂが筒部２１Ｂの前面２１Ｂａに近づく。再循環流路４Ｂは、出口側が狭くなる。再循環流路４は、出口幅がｄ６より小さいｄ８である。

このように、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時には、内筒２Ｂとカバー３Ｂとがそれぞれ動いて、再循環流路４の入口側と出口側とを開放して、再循環流路４を形成する。コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時には、内筒２Ｂとカバー３Ｂとがそれぞれ動いて、再循環流路４の入口側と出口側とを狭くして、再循環流路４へ流体が流入することを規制する。

以上説明したように、本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の小流量、高圧力運転時には、内筒２Ｂとカバー３Ｂとがそれぞれ動いて、再循環流路４の入口側と出口側とを開放して、再循環流路４を形成する。本実施形態によれば、コンプレッサ１３０の大流量、低圧力運転時には、内筒２Ｂとカバー３Ｂとがそれぞれ動いて、再循環流路４の入口側と出口側とを狭くして、再循環流路４へ流体が流入することを規制する。本実施形態では、再循環が不要な時に、再循環流路４の入口側と出口側とが狭くなるので、第一実施形態と第二実施形態とに比べて、より確実に再循環流路４への流体の流入を規制することができる。

本実施形態では、例えば、アクチュエータを含む駆動装置を使用せずに、内筒２Ｂとカバー３Ｂとをそれぞれ可動することができる。これにより、本実施形態によれば、排気タービン過給機１００を小型化することができる。また、本実施形態によれば、排気タービン過給機１００の製造コストを低減することができる。

［第四実施形態］
図９を参照しながら、本実施形態に係る再循環流路構造１Ｃについて説明する。図９は、第四実施形態に係る再循環流路構造のカバーと付勢手段とを示す断面図である。

再循環流路構造１Ｃは、内筒２Ｃと、カバー３Ｃと、付勢手段５Ｃを有する。

付勢手段５Ｃは、カバー３Ｃを第一圧力Ｆ１または第二圧力Ｆ２と同じ方向に付勢する。本実施形態では、付勢手段５Ｃは、カバー３Ｃに対して、第一圧力Ｆ１と同じ方向、言い換えると、再循環流路４を流れる流体の流量を減少させる方向に付勢する。付勢手段５Ｃは、カバー３Ｃが動いて再循環流路４を狭くする方向に付勢する。本実施形態では、付勢手段５Ｃは、カバー３Ｃを内筒２Ｃに近づける方向に付勢する。付勢手段５Ｃは、例えば、コイルバネ、皿バネを含む弾性体である。

このように構成された再循環流路構造１Ｃにおいて、付勢手段５Ｃによって、カバー３Ｃを内筒２Ｃに近づける方向に付勢されている。これにより、第二圧力Ｆ２が所定値以下になると、付勢手段５Ｃによって、カバー３Ｃを内筒２Ｃに近づける方向に押して、再循環流路４を狭くする。

以上説明したように、本実施形態によれば、第二圧力Ｆ２が所定値以下になると、付勢手段５Ｃによって、カバー３Ｃを内筒２Ｃに近づける方向に押して、再循環流路４を狭くすることができる。

例えば、第一圧力Ｆ１が過大となる位置にカバー３Ｃが配置されているときは、付勢手段５Ｃは、カバー３Ｃに対して、第二圧力Ｆ２と同じ方向、言い換えると、再循環流路４を流れる流体の流量を増加させる方向に付勢してもよい。

図１０に示すように、付勢手段は、モータとし、カバー３Ｄのキー部３２Ｄにモータの出力軸と噛み合うネジ加工を施し、モータによってカバー３Ｄを第一圧力Ｆ１または第二圧力Ｆ２と同じ方向に付勢してもよい。図１０は、第四実施形態に係る再循環流路構造のカバーと付勢手段との変形例を示す断面図である。

１再循環流路構造
２内筒
２１筒部
２２支柱
３カバー
３１本体部
３２キー部
４再循環流路
１００排気タービン過給機
１１０タービン
１２０回転軸
１３０コンプレッサ
１３１インペラ
１４０ケーシング
１４１キー溝
Ｆ１第一圧力
Ｆ２第二圧力

Claims

インペラを内部の空間に収容して、流体の流路を区画するケーシング内に、前記インペラの前面側の外周を周方向に囲んで配置された筒状の内筒と、
前記内筒より前記流路の上流側において、前記内筒の前面と向かい合う筒状に形成され、前記流路の上流側に面した前面に作用する流体の第一圧力と背面に作用する流体の第二圧力との差で、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置されたカバーと、
を備え、
前記内筒は、前記ケーシングの内周面に固定され、前記流路の下流側と上流側との間に再循環流路を区画し、
前記カバーは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、上流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、下流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させる、
ことを特徴とする再循環流路構造。
インペラを内部の空間に収容して、流体の流路を区画するケーシング内に、前記インペラの前面側の外周を周方向に囲んで配置された筒状の内筒と、
前記内筒より前記流路の上流側において、前記内筒の前面と向かい合う筒状に形成され、前記流路の上流側に面した前面に作用する流体の第一圧力と背面に作用する流体の第二圧力との差で、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置されたカバーと、
を備え、
前記内筒は、前記カバーと一体に組み付けられ、前記流路の下流側と上流側との間に再循環流路を区画し、
前記内筒と前記カバーとは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、上流側に一体として移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、下流側に一体として移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させる、
ことを特徴とする再循環流路構造。
前記カバーは、前記ケーシングの内周に流体の流れ方向に沿って形成されたキー溝に可動可能に係合するキー部、
を備え、
前記カバーは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、前記キー部が前記キー溝に沿って上流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、前記キー部が前記キー溝に沿って下流側に移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させる、ことを特徴とする請求項１に記載の再循環流路構造。
前記内筒は、前記第一圧力と前記第二圧力との差で、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置され、
前記カバーは、前記第一圧力と前記第二圧力との差で、前記内筒に対して、流体の流れ方向に沿って可動可能に配置され、
前記内筒と前記カバーとは、前記第二圧力が前記第一圧力より大きいと、上流側にそれぞれ移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を増加させ、前記第一圧力が前記第二圧力より大きいと、下流側にそれぞれ移動して、前記再循環流路を流れる流体の流量を減少させる、ことを特徴とする請求項２に記載の再循環流路構造。
前記カバーを前記第一圧力または前記第二圧力と同じ方向に付勢する付勢手段、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の再循環流路構造。
エンジンから排出された排気ガスによって駆動するタービンと、
前記タービンの回転が回転軸を介して伝達されて駆動するコンプレッサと、
前記タービンと前記コンプレッサとを回転自在に連結する回転軸と、
ケーシングと、
請求項１から５のいずれか一項に記載の再循環流路構造と、
を備えることを特徴とする排気タービン過給機。
請求項６に記載の排気タービン過給機と、
前記排気タービン過給機と接続されたエンジン本体と、
を備えることを特徴とするエンジン。