JPH0343452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、内燃機関に使用するターボチヤージ
ヤ及びターボジエツト及びターボ送風機機関に使
用する羽根制御装置に関する。

関連する応用に関する前後参照 本出願は、本出願人により西歴1977年１月14日
差し出しの米国特許出願第759773号「ターボチヤ
ージヤ」のCIP出願である。

背景技術 ターボチヤージングは、内燃機関の動力範囲と
融通性とを非常に拡大する手段であり、実際に許
容された技術となつており、多くの場合に、200
馬力又はそれ以上の強力デイーゼル機関に対して
必要なものとなつている。又ターボチヤージング
は、たとえば航空機機関において高度の増加する
場合に動力を維持するのに使用される。

ターボチヤージヤの内燃機関への有効な応用
は、通常動力出力を50−100パーセント増加させ、
全負荷比燃費（sfc）を５−10パーセント減少さ
せる。比燃費の減少は２つの項目に帰因する。第
１に所定速度において、内燃機関の摩擦が、動力
出力が相当に増加しても、比較的一定のままであ
る。この結果機械的効率が有効に改善されること
になる。第２にターボチヤージヤ構成要素の効率
が充分に高く、ターボチヤージヤの使用される機
関の排気温度が充分に高いならば、正味サイクル
出力に付加されるポジテイブ・ポンピング・ルー
プ（positive punping loop）〔正味サイクル出力
に付加されるポジテイブ・ワーク（positive
Work）〕を生ずることになる。

ターボチヤージングは、通常全負荷比燃費を減
少させ、馬力を増大させる手段と考えられてい
る。ターボチヤージヤを現在利用している機関、
たとえば大きい強力デイーゼル機関、航空機機
関、競争用自動車機関及びこれ等の類似機関の発
達の際には、前記理解は妥当であつて、限定され
た応用例においてこれ等の機関は仕事サイクルの
大部分の間全負荷又は全負荷付近で作動される。
しかし多くの応用例においては、これ等機関が長
時間にわたつて全負荷又は全負荷付近で作動され
る必要がない。実際上多くの応用例において、一
般的にこれ等の機関は50％以下の動力で作動さ
れ、多くの応用例においてこれ等の機関は、その
作動の大部分の間20％以下の動力で作動される。
これ等の応用例は、自動車、軽又は中トラツク、
発電機セツト、圧縮機、トラクタ、建築物設備及
びこれ等に類似の装置に使用される機関である。

これ等の低い動力環境で作動する機関は、非常
に効率が良くない。デイーゼル機関においては、
この非効率は燃焼温度が減少するときの熱効率の
衰退の結果である。なぜならば、内燃機関の摩擦
は負荷に関係なく比較的一定のままだからであ
る。ガソリン機関においては、この非効率は、負
荷の減少に伴なつてポンピング・ループ損失が増
大する結果生じる。なぜならば、内燃機関の摩擦
は、負荷に関係なく比較的一定のままだからであ
る。

したがつて、一層小さい効率の良い機関寸法を
利用することによつて、すなわち一層小さい排気
量割合（四サイクル機関に対して１／２排気量×
機関速度の積）を持つ機関を利用することによつ
て、排気量の減少、作動速度の減少又はこれ等の
両方の組合わせにより、部分負荷燃料消費量を改
良することができる。ガソリン機関においては、
この改良は、機関摩擦の減少及びポンピング・ル
ープ損失の減少の結果として行なわれる。デイー
ゼル機関においては、この改良は、一層高い燃焼
温度に起因する一層高い熱効率及び機関摩擦の減
少の結果である。多くの応用において、ターボチ
ヤージングは、一層小さい有効な機関寸法を持つ
機関の使用を許容するように使用されるかもしれ
ない。ターボチヤージングを行なうことによつ
て、排気量の立方インチ当り２倍の自然吸気動
力、或る場合には３倍の自然吸気動力を得ること
は容易である。しかし一層小さい機関をターボチ
ヤージしようとする試みは、一般に不成功に終つ
た。この失敗は、ジヤーナル軸受及び平板型
（flat disc type）スラスト軸受のまわりにターボ
チヤージヤが組立てられるようになつている現在
の設計のせいである。この型式の軸受方式は、摩
擦に打ち勝つだけに１ないし３馬力（特定のター
ボチヤージヤ及びその応用において要求される速
度とにより定められる）を必要とする。この損失
は、タービンが圧縮プロセスの間に30馬力以上を
出すことを要求される応用（代表的には200馬力
又はそれ以上の機関）においては重要ではない
が、100馬力以下の機関をターボチヤージすると
きは非常に重要になる。たとえば、ターボチヤー
ジヤ・タービン動力が60−80馬力の場合に、２−
３馬力の軸受摩擦損失は重要ではない。しかしタ
ービン動力が15馬力にすぎない一層小さいターボ
チヤージヤにおいては、一層小さいターボチヤー
ジヤが作動される一層高いrpmのために、２−３
馬力又はもつとも多いかもしれない４−５馬力の
軸受摩擦損失は、発生する全タービン馬力のほと
んど１／３に相当し、全く許容できない損失であ
る。

又現在使用されている軸受方式は、油の流れと
ロータの安定性とを許容するために、かなりの半
径方向及び軸線方向のすきまを必要とする。これ
等のすきまは、圧縮機及びタービンのロータのブ
レーデイングに関係する比較的大きいすきまに転
移させられることにより、圧縮機とタービンとの
両方の効率に影響を及ぼす。たとえば現今のター
ボチヤージヤに普通使用されるジヤーナル軸受及
び平板型スラスト軸受は、タービンと圧縮機との
羽根とその周囲の構造部材との間に0.015インチ
のすきまを必要とする。羽根の高さが１インチで
ある場合に、すきまと羽根の高さとの比は１−
１／２パーセントにすぎない。しかし、たとえば
0.2インチの羽根の高さを持つ一層小さいターボ
チヤージヤが所望される場合には、羽根とその周
囲の構造部材との間の0.015インチのすきまは、
羽根の高さの７−１／２パーセントになる。それ
ゆえ、より大きいターボチヤージヤの応用におい
て0.015インチのすきまが許容できる場合に、一
層小さいターボチヤージヤが設計されるときには
完全に許容できなくなる。それゆえ、一層小さい
ターボチヤージヤにおいては、このすきまは、タ
ーボチヤージヤの全性能に対して、結局は機関の
性能に対してますます重大になる。

多くの軸受損傷は、始動の間の機関油圧の不足
又は機関油の汚染の結果である。高速ジヤーナル
軸受が従来のターボチヤージヤにおいて使用され
る場合には、軸を安定させると共に粘性摩擦によ
り発生する熱を運び去るために、連続した油の流
れが本質的に要求される。隣接するタービン
（1600〓の高い温度で作動する）から軸受方式へ
伝達される熱を運び去るためにも油の流れが要求
される。従来のターボチヤージヤにおいて、ジヤ
ーナル軸受の代りに減摩玉軸受が使用されるとし
ても、タービンから伝達される熱を運び去るため
には、連続した油の流れが要求される。したがつ
て、現今のターボチヤージヤを適当に作動させる
ためには潤滑が必要であるが、潤滑が又多くの失
敗の原因となつている。さらに連続した油の流れ
による潤滑は、軸受に潤滑材を供給するために実
質的な鉛管工事及び関連構造を必要とする。

現今のターボチヤージヤは、タービンを通過す
る推進ガスの流れを有効に制御することはできな
い。現在基本的には、タービンの動力出力を制御
するのに使用される２つの方法がある。その第１
の方法は、最大の機関作動速度及び負荷におい
て、所望のブースト圧力が所定の限度を越えない
ように、タービンとタービン・ノズルとの寸法を
注意深く定めることである。この方法の欠点は、
低い機関速度において利用できるブースト圧力が
制限され、要求に対する応答が遅いことである。
タービンを通過するブースト圧力を制御するのに
使用される第２の方法は、最大の機関速度及び負
荷において過剰なタービン動力を生じさせるよう
にタービン・ノズルの寸法を定めると共に排気逃
し弁（wastegate）を使用することである。この
方法においては、所定のブースト圧力に達すると
きに、排気逃し弁が開いて排気の一部分をバイパ
スさせる。この方法は、一層低い機関速度におい
て利用できるブースト圧力を増加させ、要求に対
する応答を改良するが、バイパスされた高圧排気
が増大した機関背圧を犠性にして単に浪費される
点において全く非効率的である。さらに部分的負
荷において、ターボチヤージヤが本質的に作動し
ていないときに、小さいノズル面積は排気に対す
る抑制部材として作用し、ポンピング・ループ損
失の増加を引き起す。

それゆえ大小の両内燃機関をターボチヤージす
るように有効に作動させることができるターボチ
ヤージヤが要求されるようになつた。連続した油
の流れにより潤滑される軸受によつて従来経験し
た問題を取り除き、ターボチヤージヤ・タービン
を駆動する推進ガスを最も有効に使用する軸受方
式を持つターボチヤージヤが要求されるようにな
つた。さらに圧縮機とタービンとのロータを支え
る軸受アセンブリは、所望の圧縮機及びタービ
ン・ロータのすきまを容易に減少させるものでな
ければならない。

従来のターボチヤージヤ用の圧縮機ハウジング
の製法及び設計は、又相当に色々な問題を提供し
た。遠心圧縮機は、ターボチヤージヤにおいて最
も広く使用される動力学的圧縮機の１つである。
この型式の圧縮機においては、空気又は空気−燃
料混合物は圧縮機入口にはいり、圧縮機ロータへ
向けて流れ、入口流路に直角をなして音速付近ま
で加速される。空気圧力の増加は、圧縮ロータ羽
根の先端から放出される加速されたガスの速度を
減少させることによつて、完成される。拡散とし
て知られているこのプロセスは、乱流を生じさせ
ることなくガスの速度を減少させることによつて
一層有効に達成されることにより、速度エネルギ
ーの大きなパーセンテージ部分が圧力エネルギー
に変換され、静圧を上昇させる。

この拡散プロセスを容易にするために、遠心圧
縮機を使用しているターボチヤージヤは、圧縮機
ロータ羽根の前縁から外側先端まで回転子の羽根
の輪郭にぴつたりと追従する圧縮機ロータ壁を通
常備えている。次いでこの圧縮機ロータ壁はロー
タ羽根の外側先端を通過して延び、デイフユーザ
の２つの壁の一方を形成し、次いで周辺ギヤツプ
を形成するように終る。圧縮されたガスは、この
周辺ギヤツプを通過して機関の吸込マニホルドに
通ずる周辺室内へ流れる。圧縮機ロータ羽根に向
かい合い、圧縮機ロータ羽根に輪郭がぴつたりと
合い次いで外向きに延びるこの壁は、圧縮された
ガスが圧縮機ロータ羽根を離れた後でかつ機関に
通ずる周辺室内へはいる前に、圧縮されたガスの
速度を均等に減少させる。したがつてこの壁構造
は、圧縮機により発生する静圧を非常に増大させ
る。

この構造を形成するために、多くのターボチヤ
ージヤ圧縮機ハウジングは、圧縮機の外側周囲ハ
ウジングと圧縮機壁とが１つの鋳物部材になるよ
うにサンド・カスト（sand−cast）された。通常
このことは、機関の吸込マニホルドに通ずる周辺
室を形成するようにサンド・コア（sand core）
を使用することによつて完成された。鋳造後、こ
のサンド・コアは取り除かれて、圧縮機とは反対
側の壁に周辺室が形成され、この周辺室内におい
て圧縮機ロータの先端からガスが流れ去る。

圧縮機ハウジングのダイカストが実質的には高
価にならなくて、サンド・カストより一層正確で
はあるけれども、圧縮されたガスを機関の吸込マ
ニホルドへ流す周辺室を形成すると同時にデイフ
ユーザ壁を形成するためにダイカスト型を使用す
ることができないために、最適の設計のダイカス
トを使用することはできなかつた。可変面積の室
が入口ギヤツプより必然的に大きく、この入口ギ
ヤツプを通過してガスが圧縮機ロータ羽根から噴
射されるから、最適の設計の圧縮機ハウジングを
ダイカストすることは不可能であつた。なぜなら
ば、圧縮機ロータ羽根に向かい合う壁の背後にこ
のような通路を形成できる型を設計することがで
きないからである。

ダイカスト圧縮機ハウジングが使用される場
合、サンド・カストされた圧縮機ハウジングに通
常形成される壁は単に取り除かれるから、型を合
わせて又分割して鋳物を作ることはできる。しか
しこの壁がなければ、圧縮機ロータによつて加速
されたガスは、デイフユーザから機関吸込マニホ
ルドに通ずる周辺室内へ早すぎた状態で送り出さ
れる。この結果、このような構造の圧縮機ハウジ
ングは、圧縮機の効率、したがつて圧縮機の性能
を実質的に低下させる。

発明の開示 本発明は、タービンと、圧縮機と、前記タービ
ンへの入口ノズル面積を変化させるための制御さ
れる羽根とを備えたターボチヤージヤに使用す
る、羽根を制御する制御装置において、 (イ) 第１のシリンダ２６５と、この第１のシリン
ダの横断面積より小さい横断面積を持つ第２の
シリンダ２６６とを形成するハウジング２６４
と、 (ロ) 前記第１のシリンダ２６５内で滑動自在な第
１のピストン２６８と、 (ハ) 前記第２のシリンダ２６６内で滑動自在な第
２のピストン２７０と、 (ニ) 前記第２のピストン２７０に取付けられ、前
記第１のピストン２６８を通過して一方向に滑
動自在な軸であつて、この軸の軸線方向移動に
よつて前記タービンへの入口ノズル面積が制御
されるように、前記羽根２３４に連結された軸
８６と、 (ホ) この軸８６と前記第１のピストン２６８と
を、前記第２のピストン２７０の方へ向つてか
たよらせる第１の圧縮ばね手段２７６と、 (ヘ) 前記第１のピストン２６８と前記第２のピス
トン２７０との間に配置され、前記第１の圧縮
ばね手段２７６よりも大きい圧縮ばね力を持つ
第２の圧縮ばね手段２７８と、 (ト) 前記第１のピストン２６８と前記第２のピス
トン２７０との間のシリンダ空間に第１の圧力
（大気圧）をはき出して、この第１の圧力を前
記第１のピストンと前記第２のピストンとの向
かい合う面に加えるための第１のはき出し手段
８９と、 (チ) 前記第１及び第２のピストンの向かい合う面
とは反対側の前記第１のピストンと前記第２の
ピストンとの面に第２の圧力（マニホルド圧）
を伝達するための第２のはき出し手段８８Ａ，
８８Ｂと、 を備えた制御装置にある。

従つて本発明制御装置によれば、この制御装置
及びその構成部品の設計に従つて定められるよう
な、大気圧よりも低い所定の値以下の絶対読みを
持つマニホルド圧でノズル羽根２３４を開くこと
ができる。同様に本発明制御装置によれば、大気
圧よりも低い或る所定値から大気圧よりも高い或
る値に亘るマニホルド圧でノズル羽根２３４を閉
じ、また大気圧以上の所定値を越えるマニホルド
圧でノズル羽根２３４を開くことができる。ノズ
ル羽根が開閉する特定の圧力は、ピストン２６
８，２７０の面積の変更及びばね２７６，２７８
のばねレート及び初期撓みの変更によつて容易に
変えることができるのは明らかである。

すなわち本発明制御装置によれば、たとえばマ
ニホルド圧が５ないし8psi絶対圧力の場合にはノ
ズル羽根２３４を開き、機関ができるだけ少ない
背圧で作動できるようにし、マニホルド圧が
12psi絶対圧力のような大気圧に近付いた場合に
はノズル羽根２３４を閉じターボチヤージヤ２０
の速度及びターボチヤージヤ圧縮機から得られる
圧力比を増加させることができるようにし、マニ
ホルド圧が20psi絶対圧力のような大気圧を越え
る場合には、ノズル羽根２３４を開き、過度の過
圧を防止することができる。

本発明制御装置を備えたターボチヤージヤにお
いては、タービンのまわりに周辺方向に互いに間
隔を隔てて入口に設けた複数個のノズル羽根を持
つ可変面積タービン・ノズルを備え、機関からの
排気は、この入口を通過してタービン内に受け入
れられる。制御リンク仕掛を、圧縮機とタービン
との中間に位置させ、排気のタービン内への流速
を変化させるようにノズル羽根の位置を制御す
る。可変面積タービン・ノズル制御リンク仕掛
は、内側リングに相対的に角度的に可動な外側リ
ングを持つ制御リングを備えている。作動レバー
は、各ノズル羽根と共に回転自在であり、制御リ
ングの外側リングに連関する一端部を備えてい
る。制御棒を作動レバーの１つに取り付け、制御
棒を選択的に移動させてこれに取り付けた作動レ
バーを枢動させるための構造を設ける。次いでこ
の構造によつて制御リングの外側リングが回転す
ることにより、各作動レバー及びこれに取り付け
た羽根を枢動させる。

可変面積タービンノズルを使用することによつ
て、最高ブースト圧力の一層有効な制御ができる
と共に一層低い機関速度において現在達成できる
よりも大きいブーストを許容できる。又可変面積
ノズルは、過渡応答を改良し、部分負荷運転の間
の機関背圧を最小にするようにノズル面積を広げ
ることができる点において一層良好な部分負荷比
燃費を提供することができる。さらに、放出を最
適にするようにノズルを位置させることができ
る。タービン入口に周辺に互いに間隔を隔てて配
置した複数個のノズル羽根を都合のよいように制
御するための非常に簡単な配列を提供する。制御
リンク仕掛を、圧縮機とタービンとの中間の使用
してない空間に位置させるのが有利であり、非常
に簡潔なターボチヤージヤ・パツケージを提供す
る他に、さらに制御リンク仕掛空間は、タービン
面積の熱と、圧縮機及びタービンの軸を支持する
軸受アセンブリとの間の熱しやへいを行なう。

本発明制御装置を備えたターボチヤージヤはさ
らに、圧縮機ロータ速度を各種の機関状態におい
て任意所望のレベルに維持するようにロータ軸の
速度に応答してタービンロータへの排出空気の速
度を変化させるための制御構造を備えている。複
数個のノズル羽根を、入口内においてタービンロ
ータのまわりに互いに間隔を隔てて配置する。機
関からの排出空気は、この入口を通過してタービ
ンロータへ受け入れられる。制御構造により、ノ
ズル羽根は、タービンロータへの排出空気の流れ
を変化させるように回転させられる。軸速度監視
装置は、軸速度が所定レベル以下に降下するとき
はタービンロータへの入口面積を減少させるが、
軸速度が所定レベル以上に増大するときはタービ
ンロータへの入口面積を増大させるためにノズル
羽根が移動させられるように、軸速度に従つてノ
ズル羽根の位置を制御するように作動する。この
場合、タービン及びこのタービンによつて駆動さ
れる圧縮機の速度は、機関速度に関係なく所望の
ように制御される。

前記ターボチヤージヤの変型によれば、軸流圧
縮機を、半径流圧縮機（radial compressor）の
上流側のタービン圧縮機空気入口内の圧縮機ロー
タ及びタービンロータの軸に取り付ける。軸流圧
縮機は、半径流圧縮機へ空気を導入する前に、空
気入口内へ通過する空気を圧縮するように作動す
る。半径流圧縮機及びタービンのロータは、軸受
支持構造の一方の側部へ張り出され、軸流圧縮機
のロータは、半径流圧縮機及びタービンとは反対
側の軸受支持構造の一方の側部において軸に取り
付けられる。

前記ターボチヤージヤのさらに他の変型によれ
ば、電機子が軸と共に回転するように取り付けら
れ、界磁巻線内で軸と共に電機子が回転すること
によつて電流が発生するように、界磁巻線が電機
子に隣接してターボチヤージヤ・ハウジング内に
取り付けられる。前記ターボチヤージヤのさらに
特殊な変型によれば、圧縮機及びタービンロータ
ハウジングで支持された軸受ハウジング内で回転
できるように軸が支持され、界磁巻線は軸受ハウ
ジング内に取り付けられる。

前記ターボチヤージヤを、タービン及び圧縮機
回転軸線が垂直方向に向くようにして、内燃機関
に取り付ける。Ｖ形機関に取り付けるときは、タ
ーボチヤージヤは、シリンダ・バンクの間に入れ
子にされ、機関排気は、タービンロータを駆動す
るように直接シリンダからターボチヤージヤへ向
けられる。

前記ターボチヤージヤの基本的構造を、ターボ
ジエツトとして作動するように変更できる。この
場合には、ターボジエツトは、軸と、この軸に取
り付けられたタービンロータ及び第１の圧縮機ロ
ータとを備えている。圧縮機及びタービンのロー
タが軸受構造の一方の側部に張り出され、この軸
受構造はタービンロータとは反対側の圧縮機ロー
タの側部に在るように、ハウジング内で軸を回転
自在に支持するために軸受構造を設ける。空気を
圧縮機ロータに、次いでタービンロータに差し向
けるように、空気流路をハウジング内に形成す
る。空気流路内に燃料を導入してこの空気流路内
に空気燃料混合物を形成するような構造を設け
る。空気燃料混合物を点火してタービンを駆動し
ターボジエツトから推力を供給するように、圧縮
機ロータとタービンロータとの中間において空気
流路内に点火器を設ける。

前記ターボチヤージヤの一層特殊な変型によれ
ば、タービンロータ及び圧縮機ロータの軸は、そ
の内部に形成された軸線方向の穴を備えている。
軸線方向の穴と軸との間を口によつて連通し、軸
線方向の穴からの燃料がこの穴から空気流路へ移
動するように、圧縮機ロータを通過して空気流路
へ燃料を流す。燃料は、軸のこの穴へ供給され、
圧縮機ロータの回転の間に遠心力によつてこの軸
の穴から圧縮機ロータを通過して空気流路へ差し
向けられることにより、燃料ポンプが不要にな
る。

前記ターボチヤージヤのさらに他の変型によれ
ば、空気流路内へ移動する空気を圧縮するよう
に、軸流圧縮機を第１の圧縮機ロータの上流側に
おいて軸に取り付ける。軸流圧縮機を、第１の圧
縮機ロータの反対側の軸受構造の側部に取り付け
る。この構造は、一層高いサイクル圧力比を提供
すると共に遠心応力を一層低く維持する。この代
りに、圧縮機ロータ応力が重要でない場合には、
さらに一層高いサイクル圧力比を達成することが
できる。

前記ターボチヤージヤのさらに他の変型によれ
ば、第１の圧縮機ロータと反対側の軸受構造の側
部において空気流路内で電機子を軸に取り付け
る。界磁巻線を、電機子に隣接してハウジング内
に取り付けることにより、電機子が界磁巻線に相
対的に回転するときに、電流が発生する。セレン
−コバルトのような希土金属を使用することによ
つて高い回転速度において電流を発生させること
ができる。

前記ターボチヤージヤのさらに他の変型によれ
ば、軸上で回転するようにこの軸に取り付けたタ
ービンロータ及び第１の圧縮機ロータを備えたタ
ーボ送風機を設ける。圧縮機及びタービンのロー
タが軸受構造の一方の側部に張り出すように、ハ
ウジング内に取り付けた軸受構造によつて軸を支
持する。軸流圧縮機ロータを持つ軸流圧縮機を、
第１の圧縮機ロータと反対側の軸受構造の側部に
おいて軸に取り付ける。一次空気流路をハウジン
グ内に形成して、空気を、軸流圧縮機に、次いで
第１の圧縮機ロータに、その後にタービンロータ
に差し向ける。燃料方式は、燃料を空気流路内に
導入して、一次空気流路内に空気燃料混合物を形
成する。空気燃料混合物を点火するように、圧縮
機及びタービンのロータの中間において空気流路
内に点火源を配置する。又バイパス流路をハウジ
ング内に形成して、軸流圧縮機による圧縮後の入
口空気の一部分を第２のノズルを通過して流すよ
うにする。軸流圧縮機は、電流を発生するように
固定の界磁巻線と協働する電機子に適応させられ
る。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明制御装置を備えたターボチヤー
ジヤ２０の斜視図である。このターボチヤージヤ
はタービンハウジング２６にＶ形クランプバンド
２８によつて連結した圧縮機用ハウジング２４か
ら成る外部構造２２を備えている。

第１、第２図に示すように、圧縮機ハウジング
２４は円筒形の入口穴４０を備え、この穴はその
一端部に取付けられそこから外方に延びる横壁４
２を持つている。円周方向の室４４が壁４２に取
付けてある。入口穴４０は圧縮機の空気入口５０
を形成し、室４４は圧縮機の排気口５２を形成す
る。タービンハウジング２６はタービン空気取入
口５４及びタービン排気口５６を形成する。

ターボチヤージヤの使用に当つては、空気を入
口５０に引込み、圧縮された空気を排気口５２か
らターボチヤージヤが取付けてある内燃機関に排
出する。機関からくる排気空気は、タービン空気
取入口５４に導かれターボチヤージヤ用のタービ
ンを駆動し、タービン排気口５６を通つて排出さ
れる。

入口穴４０内には、この穴の内方壁面６４から
延びる複数の羽根６２によつて軸受支持筒６０を
取付ける。この筒６０の端部上にキヤツプ６６を
取付ける。タービンハウジング２６にはブラケツ
ト８２によつてピストン型のアクチユエータすな
わち作動器８０を取付ける。この作動器８０は後
述のように制御棒８６を延ばしたり引込めたりす
るように操作される制御器８４を備えている。制
御棒８６を操作するために、必要に応じ、空気を
制御器８４に空気管８８，８９で送るようにして
ある。圧縮機ハウジング２４には複数のねじ９２
によつて油溜めカバープレート９０を取付ける。

第２図に示すように、圧縮機の後壁１００及び
タービンの後壁１０２を、圧縮機ハウジング２４
及びタービンハウジング２６の中間に、これらの
両ハウジングを組立てた際、位置させる。これら
の４個の構成部材は相互に案内し合つてＶ形クラ
ンプバンド２８により組立てられる。第２図を詳
細に見れば判るように、全組立構造を相互に保持
し合わせるためにはただ単一のＶ形クランプが必
要とされるに過ぎない。前述のように、圧縮機ハ
ウジング２４は筒形の入口穴４０を備え、この穴
はその一端部に取付けられそこから外方に延びる
横壁４２を持つている。円周方向の室４４は入口
穴４０から隔てられた方の壁４２の端部に取付
け、その円周のまわりに変化する区域を持たせ、
圧縮機の排気口５２からの吐出しに向つて増大さ
せる。

入口穴４０は、壁４２の方に向つて先細になる
直径を備えた第１の内部壁部１１０と、段１１４
によつて第１の内部壁部１１０に連結された第２
の内部壁部１１２とを持つている。この第２の壁
部１１２は壁４２の方に向つて広がる直径を持つ
ている。壁４２は円周方向に隔てられた複数の穴
１１６を持つている。室４４は、圧縮機の排気口
５２のほかにほぼ壁４２の平面に穴１１８を備え
ている。

前部圧縮機壁インサート１２６は、筒形ののど
部１２８とこののど部１２８の一端から横向きに
取付けた円形のデイスク１３０とを備えている。
のど部１２８は、デイスク１３０に向つて細まる
直径を持つ内壁面１３１と、デイスク１３０の方
に向つて広がる直径を持つ外壁面１３２とを備え
ている。広がる直径を持つ面１３２は、入口穴４
０の内壁部１１２の広がる面に対応してのど部１
２８が入口穴４０内に挿入されこれと組合うよう
にしてある。また喉部１２８の直径が小さくなる
方の壁面１３１は、入口穴４０の第１の内壁部１
１０の小さくなる直径の延長に相当する。インサ
ート１２６が入口穴４０と組合うと、入口穴４０
の入口からターボチヤージヤ内に向つて連続して
小さくなる直径が得られる。

デイスク１３０からリベツト状の複数の突出部
１４０が延び、これは壁４２の穴１１６に対応す
る。インサート１２６が圧縮機ハウジング２４と
連関しまたのど部１２８の端部が入口穴４０の段
１１４と連関すれば、突出部１４０は穴１１６に
よつて壁４２の対応面と衝合するデイスク１３０
と連関する。第２図に示すように、突出部１４０
は穴１１６内に挿入され、その頭部はインサート
１２６をハウジング２４に取付けるように変形さ
せてある。デイスク１３０は、壁４２を越えて延
ばして室４４の穴１１８を部分的におおうように
する。デイスク１３０の外端と室４４の壁との間
に円周方向の隙間１４６を作り、またデイフユー
ザー区域１４８を、遠心フロー圧縮機ロータ１７
２及び室４４に至るすき間１４６間の圧縮機後壁
１００及びデイスク１３０間に形成する。

第２図に示すように、軸受支持筒６０は、入口
穴４０の壁面６４から内方に延びる複数の羽根６
２によつて入口穴４０に同心状態に支える。ター
ボチヤージヤ２０は、２個の球軸受１６２，１６
４によつて軸受支持筒６０内で回転するように支
えた軸１６０を持つている。半径流タービンロー
タ１７０は軸１６０の一端に取付け、遠心流圧縮
機ロータ１７２はタービンロータ１７０及び軸受
１６２，１６４の中間に取付ける。軸１６０は圧
縮機後壁１００内の穴１７６及びタービン後壁１
０２内のラビリンスシール１７８を貫通してい
る。

タービンロータ１７０は溶接などによつて軸１
６０に固着し、圧縮ロータ１７２は保持ナツト１
８０で軸１６０上の位置に保持する。圧縮機ロー
タ１７２は軸１６０を受けるために穴あけをし、
穴１８２を形成するため端ぐりを行う。穴１８２
は保持ナツト１８０の外径よりも大きい直径を持
ち、保持ナツト１８０が穴１８２の底壁１８４と
連関するように押付けられ圧縮機ロータを軸１６
０上の位置に保持するようになつている。圧縮機
ロータシム１８６は、圧縮機ロータ１７２及び軸
１６０の段１８８間に置き、ロータ１７２を軸線
方向に精確に位置させるようにする。

第２、第３図から明らかなように、圧縮機ロー
タ１７２に隣接して軸受支持筒６０の端部内にリ
ング２００を取付けると共にこの筒６０に取付け
た保持リング２０２によつて筒６０内に移動しな
いようにしてある。リング２００内には軸受装置
１６４の外レース２０４が形成してあり、内レー
ス２０６は軸１６０と一体に形成されている。内
外両レース間にはボール２０８があり、これによ
つて軸受装置１６４を構成している。

軸受装置１６２は、軸１６０と一体に形成した
内レース２１０と、ボール２１６を受けるために
形成された外レース２１４と共に支持筒６０内で
滑動自在な外リング２１２を備えている。リング
２１２及び支持筒６０内に固定された保持リング
２２０間に圧縮ばね２１８を設け、軸受装置１６
２，１６４内のボール２１６，２０８の位置をそ
れぞれ固定するためにリング２１２を外方に向け
て付勢し、このようにして軸６０の位置を固定す
る。

第２、第３図に示すように、外レース２０４は
リング２００内にボール半径が一方の側にだけに
あるようにして形成されている。従つて、軸受装
置１６４の組立ては、ボール２０８の全体をレー
ス２０６内に置きリング２００をそのまわりに連
関させることによつて行なわれる。同様に、外レ
ース２１４はリング２１２内にボール半径を一方
の側だけにあるようにして形成されている。軸受
装置１６２のボール２１６は、外リング２１２を
ばね２１８を圧縮するように移動させ、ボール２
１６全体を軸１６０のレース２１４内に挿入する
ことによつて組立てる。リング２１２を釈放する
ことにより、ばね２１８は自動的にリングをボー
ル２１６と連関させ軸受装置１６２を形成し同時
にリング２００を軸受装置１６４のボール２０８
に連関させる。リング２１２に形成された外レー
ス２１４と、軸１６０に形成された内レース２１
０との間のすきまは、ボール２１６の直径より充
分に小さくしてあつて、ボール２１６が、第２図
及び第３図に示す位置からキヤツプ６６の方へ飛
び出すのを防止している。

或いはまた、適当な保持器を使うことによつ
て、ボール２０８，２１６の全体よりも少ないも
のを軸受装置１６２，１６４に使うことができ
る。適当例次第で、油を浸透させた保持器又はボ
ールに自己潤滑被膜を補給する犠性保持器を使つ
てもよい。支持筒６０内への軸１６０の取付け
は、圧縮機ロータ１７２から離れた方の支持筒６
０の穴を閉じるキヤツプ６６の支持筒６０の端部
への連関によつて完成される。

一体の内レースを使う球軸受装置をこの軸受シ
ステムに使うことによつて、大きな直径の軸の使
用が可能となり、従つて極めて強固な軸が得られ
る。さらにこの軸受装置は、極めて小さな軸方向
又は半径方向移動を許すに過ぎない著しくタイト
な軸受システムを提供する。結果として、このよ
うな軸受システムは圧縮機及びタービン並びにこ
れを取囲むハウジング間に必要とされる隙間を大
きく減少させることになり、同心性の問題は最小
限にとどめられることになる。

ターボチヤージヤ２０においては、軸受装置１
６２，１６４はいわゆる油に飢えた状態にある。
この軸受装置に与えられる唯一の潤滑は、油を毛
細管現象によつて油だけ（Ｒ）から傾斜部又はス
リンガ２２６に移動させるウイツク２２２，２２
４によつて行なわれる。スリンガ２２６に供給さ
れる油は、遠心力によつて、軸１６０の回転中に
軸受装置１６２，１６４に投付けられる形にな
る。

このようにして、ターボチヤージヤ軸受用潤滑
剤としての機械油の使用及びこれらと関連する管
工作並びに密封工作が省略される。その上、潤滑
剤としての汚れた機械油の使用又は始動中の機械
油の不足から生ずる事故が避けられる。さらに、
オイルシールの必要がなくなり、シールの故障か
ら起る軸受の事故もなくなる。

或いはまた、軸受装置は、レース内に及び軸受
装置のボールのまわりに詰められた高密度の油又
はグリースによつて永久潤滑を行なうようにして
もよい。さらに別の方法としては、油を浸透させ
たフエノール保持器を使つて相当長期に亘つてボ
ールに潤滑剤を供給するようにしてもよい。この
ような場合はいずれの場合でも、軸受の寿命は短
かくなるが、ウイツク２２２，２２４及びスリン
ガ２２６の必要性はなくなる。

ジヤーナル軸受とかデイスク型スラスト軸受を
使つている従来のターボチヤージヤでは、軸受の
連続的潤滑が必要とされている。さらに、軸受が
ターボチヤージヤタービンに隣接している場合に
は、タービンは1600〓までの温度に曝されている
ので、過熱による事故を防止するため連続潤滑を
行なつて軸受を充分に冷却する必要がある。球軸
受でさえも冷却のために油の連続流れを必要とす
る。本軸受システムが、軸受の潤滑及び冷却のた
めの従来の多量の潤滑を行なうことなしに、良好
な作動を行なうことができることは、ターボチヤ
ージヤ２０において使われる特殊の軸受の配置及
び圧縮機及びタービンに対する軸受の相対位置の
結果である。第１、第２図に見られるように、タ
ーボチヤージヤを取付けてある内燃機関から出る
排気は、タービンの空気取入口５４を通つてター
ボチヤージヤに噴射され、タービン後壁１０２、
これに平行な壁２３２及びノズル羽根２３４によ
つて形成されたノズルエリア２３０を通してター
ビンロータ１７０の翼に向つて通じている。この
ノズルエリアは、そのまわりに円周上に位置させ
タービンロータ１７０に至る排気の流速及び角度
を変えるために回動自在にした複数の可動ノズル
羽根２３４を含む構造体２２８によつて制御され
る。第２、第４図に示すように、羽根２３４はそ
の反対側から延びるトラニオン２３６，２３８を
備えている。トラニオン２３６は、タービン後壁
１０２を貫通し操作レバー２４０に取付ける。ト
ラニオン２３８は壁２３２内に延ばしてある。

操作レバー２４０の一端には、ニツプル２４２
を形成する。これらのニツプルは、制御リング２
４６内に形成した半径方向のスロツト２４４内に
延ばす。制御リング２４６及び操作レバー２４０
は、圧縮機ロータ１７２及びタービンロータ１７
０の中間にある空気間隙ギヤツプ２４７内に在
る。制御リング２４６は、軸１６０の軸線のまわ
りに同心状に位置し、圧縮機後壁１００から延び
る円筒形面２４８上に受ける。

制御リング２４６は、それぞれ内レース及び外
レースと共に形成されそれらの間に複数のボール
２５４を受ける内リング２５０及び外リング２５
２を備えている。内リング２５０は圧縮機後壁１
００から延びる円筒形面２４８に固着して取付
け、外リング２５２は内リングに対して角度的に
回動する。第４図に示すように、外リング２５２
の回動によつて各操作レバー２４０はトラニオン
２３６，２３８の軸線のまわりに回動し、その結
果各ノズル羽根２３４が同時に回動する。第４、
第５図に示すように、操作レバー２４０のうちの
１個のレバーが延長部２６２を備えている。制御
棒８６は、軸ピンによつて延長部２６２に取付け
たねじ付アイボルト８６ａを備えている。アイボ
ルト８６ａの反対端部は制御棒８６内にねじで受
けてあり、その中で調整自在にしてノズル羽根の
再調整がその回転軸のまわりで可能なようにして
ある。制御棒８６の移動によつて操作レバー２４
０を枢動させて制御リング２４６の外リング２５
２を回動させ、これによつて他の各操作レバー２
４０及びこれに取付けたノズル羽根２３４を回動
させる。

第５図に、オツトーサイクル機関に使われるア
クチユエータすなわち作動器８０を示す。このシ
ステムでは、制御棒８６はピストン型の作動器８
０で制御される。或いはまた、これらのピストン
はダイヤフラムで置換えてもよい。作動器８０
は、管８８Ａ，８８Ｂを通つて制御器８４に送ら
れる圧縮機放出圧力によつて制御される。作動器
８０に入る増大圧力のために、制御棒８６の延長
及び圧縮機のノズルエリアの対応開きが行なわれ
る。

第５Ａ図に示すように、制御棒８６は制御器８
４により制御されてノズル羽根２３４の位置の変
更をする。制御器８４は大きいシリンダ２６５及
び小さいシリンダ２６６を形成するハウジング２
６４を備えている。前面２６８ａ及び後面２６８
ｂを備えた大型ピストン２６８をシリンダ２６５
内に入れる。前面２７０ａ及び後面２７０ｂを備
えた小型ピストン２７０をシリンダ２６６内に入
れる。前面板２７２を適当なボルトでハウジング
２６４に取付け、制御棒８６をハウジング内に受
ける穴２７３を設ける。ピストン２７０は制御棒
８６の一端に固定して取付け、一方ピストン２６
８は制御棒８６に対して滑動自在にしてあり、ピ
ストン２６８の前面２６８ａに隣接する制御棒８
６に固定して取付けられたリング２７４だけによ
つて止めてある。

制御棒８６のまわりにばね２７６を設け、ピス
トン２６８及び前面板２７２間に入れる。これよ
りも大きなばね２７８を制御棒８６を取巻いてピ
ストン２７０及びピストン２６８間に入れる。空
気管８８Ａ，８８Ｂが、ピストン２６８の前面２
６８ａに至るシリンダ２６５に、またピストン２
７０の後面２７０ｂに至るシリンダ２６６にそれ
ぞれ連通している。空気管８８Ａ，８８Ｂの一端
部は機関の吸込マニホルドに取付けられ、他端部
は制御器８４に取付けられており、マニホルド圧
力を、それぞれピストン２６８，２７０の前面２
６８ａ及び後面２７０ｂに導く。管８９は、大気
圧を、それぞれピストン２６８，２７０の後面２
６８ｂ及び前面２７０ａに供給する。

ピストン２６８の後壁２６８ｂから突出た案内
シリンダ２８４を通る環状グルーブ２８０及び穴
２８２によつてピストン２６８の全後面に沿う大
気圧の伝達を確実に行なうようにする。同様に、
ピストン２６８の後面の半径方向のグルーブ２８
６は、ピストンの全後面への圧力の伝達を容易に
する。

制御器８４は、低及び高の両マニホルド圧にお
いてタービンロータ１７０に至るノズル羽根２３
４を開くために制御棒８６を延ばすと共に、中間
マニホルド圧においてノズル羽根を閉じるために
制御棒８６を引込めるように計画してある。さら
に詳述すれば、吸込みマニホルドが例えば５ない
し8psi絶対圧力などのような真空状態にあるとき
閉じた絞り位置で作動している間は、制御器はノ
ズル羽根２３４を開き機関ができるだけ少ない背
圧で働くように制御棒８６を延ばすように働く。
このことは、大気圧よりも相当低い管８８Ａから
の圧力に比べてピストン２６８の後面２６８ｂに
働く管８９からの高い大気圧（14.7psi絶対圧力）
から生ずることである。

ピストン２７０を横切る正味の圧力差は制御棒
８６を引込めるようにする力を生ずるが、ピスト
ン２６８，２７０の表面面積は、ピストン２６８
に働く外向きの力がピストン２７０にかかる引込
み圧力及びばね２７６のばね力の両方に打克つの
に充分であるように計画されている。

ばね２７６のばねレート及びピストン寸法は、
マニホルド圧が例えば12psi絶対圧力のような大
気圧に近付いた場合、制御棒８６が制御器８４内
に引入れられてノズル羽根を閉じこれによつてタ
ーボチヤージヤ２０の速度及びターボチヤージヤ
圧縮機から得られる圧力比を増加させるように計
画されている。制御器８４は羽根２３４の閉じを
大気圧に達する直前に開始するように計画してあ
るが、それは、この吸込みマニホルド圧力が開い
たキヤブレタスロツトルに相当し、従つてターボ
チヤージヤ・ブーストの必要性を示すからであ
る。

第５Ａ図に示すように、ピストン２６８の前面
２６８ａに働く管８８Ａ内のマニホルド圧が大気
圧に近付くにつれ、この圧力はばね２７６の働き
と一緒になつてピストン２８６の後面２６８ｂに
管８９からかけられる大気圧に打克ち制御棒８６
を制御器８４内に引込む。ピストン２７０を横切
る圧力差は依然としてピストン２７０をそのシリ
ンダ内に引込める正味力を働かせ、このようにし
て制御棒８６の制御器８４内への引込みを助け
る。

マニホルド圧が例えば20psi絶対圧力のような
大気圧を越える値まで増大するにつれ、管８８Ｂ
を通してピストン２７０の後面２７０ｂに働いて
いるマニホルド圧がばね２７８のばね力に打克
ち、制御棒８６を制御器８４から外方に動かし、
再び羽根２３４を開きこれによつて過度の加圧を
防止する。制御棒８６は、このような圧力状態で
制御器８４から延びているが、ピストン２６８が
シリンダ２６５内に完全に引込まれた位置に保持
されてはいるのはピストン２７０がばね２７８の
ばね力の打克つてピストン２６８の方に移動する
場合制御棒８６がピストン２６８に対して相対的
に自由に移動する能力があるからである。

従つて本制御器は、本制御器及びその中の構成
部品の計画に従つて定められるような、大気圧よ
りも低い所定の値以下の絶対読みを持つマニホル
ド圧でノズル羽根２３４を開くためのシステムを
提供するものである。同様にこの制御器は、大気
圧よりも低い或る所定値から大気圧よりも高い或
る値に亘るマニホルド圧で羽根２３４を閉じ、ま
た大気圧以上の所定値を越えるマニホルド圧で羽
根２３４を開く。云うまでもなく、羽根が開閉す
る特定の圧力は、ピストン２６８，２７０の面積
の変更及びばね２７６，２７８のばねレート及び
初期撓みの変更によつて容易に変えることができ
る。

デイーゼルサイクル機関に対しては、ピストン
２６８を制御するためにソレノイドを使うことが
でき、この場合ソレノイドによつて、機関の軽負
荷運転の間は軸８６を延ばした状態に保ち、大き
な負荷が必要になつた場合には軸を釈放するよう
にする。軸を釈放すると、ばね２７６は軸８６を
引込めノズルを閉じてターボチヤージヤの速力を
増加させる。充分な圧力が吸込みマニホルドから
ピストン２７０の面２７０ｂに送られると、前述
のように軸８６が延びてノズルを開きこれによつ
てマニホルド圧を制御する。

可変面積のタービンノズルの操作に当つては、
たとえば圧縮機の吐出し圧力のような制御信号が
作動器８０に伝えられ、この作動器が該作動器に
至る信号に従つて制御棒８６を適当に伸ばし又は
後退させる。このことによつて、制御棒８６に取
付けた作動レバー２４０の回転及び制御リング２
４６の外リング２５２の回転角回転が生ずる。ま
た外リング２５２の回転は各作動レバー２４０を
回転しこれに応じてノズル羽根２３４の角度を設
定する。

第４図は破線及び実線でノズル羽根２３４を閉
じた位置と開いた位置とで示してある。各ノズル
羽根は、制御リング２４６の回転によつて単一の
作動レバー２４０によつて制御される単一の制御
棒８６の移動を介して設定されることが判る。

従来の無制御型ターボチヤージヤは、通常圧縮
機の速度に直接に関連するブースト圧力を生じ、
この圧縮機速度は通常機関速度に対応している。
従つて、従来のこのようなターボチヤージヤにお
けるブースト圧力は、機関速力かおそい場合には
速い場合よりも低い。従つて低機関速力では、従
来のターボチヤージヤは機関の性能を改善するの
に効果的ではない。さらに、加速の際には、ター
ボチヤージヤが充分なブースト圧力を生ずる速力
に達し機関性能を効果的に改善するようになるま
でに相当の「遅れ時間」がある。

ターボチヤージヤ２０は低機関速度においてブ
ースト圧力を出すように制御することができる。
その結果、低い機関回転数で機関性能を改善し、
従来のターボチヤージヤに伴う遅れ時間すなわち
ラグタイムをなくしたり又は少なくしたりするこ
とができる。

このような結果を、ターボチヤージヤタービン
及び圧縮機の速度を全機関回転数において所要の
ブーストが得られるレベルに保つ可変タービンノ
ズルの制御を通じて得るようにしている。第６
図、第７図に示すターボチヤージヤにおいては、
作動器８０の代りに制御ユニツト４００を使つて
いる。この制御ユニツト４００はパルス−電圧変
換器４０４を径てモニタ４０３に連結された磁性
感知器４０２を備えている。軸１６０の回転は、
軸１６０に取付けたデイスク１６０″と協力して
感知器４０２によつて監視されている。デイスク
１６０″は複数の不連続部を持つている。軸１６
０の速度は、よく知られている方法であるが、磁
性感知器４０２に対するデイスクの運動によつて
生ずる電気的パルスを変換し次いでこれらのパル
スをパルス−電圧変換器４０４に入力させる方法
により決定される。デイスク１６０″及び軸１６
０の回転速度に比例するこの電圧は、モニタ４０
３によつて軸速度に変換される。モニタ４０３
は、適当な導線によつて比例制御器４１４に連結
する。この制御器４１４は電源４１６及びノズル
面積制御ユニツト４１５に連結する。このユニツ
ト４１５は、制御棒８６の移動を制御し、レバー
延長部２６２を回転しタービンロータ１７０の入
口区域における羽根２３４の方向を変える。

たとえば、制御器４１４はマイクロプロセツサ
であつて、これは感知器４１７からアナログ入力
を受ける変換システム及びこのマイクロプロセツ
サによつて使用することのできるデイジタルフオ
ーマツトへの変換用の速度モニタ４０３を備えて
いる。このマイクロプロセツサは現在自動車の点
火装置に使われている一般通常型のものでよい。
或いはまたこのシステムに採入れることのできる
マイクロプロセツサは、インテル（Intel）が作
つているマイクロプロセツサ・モデル8080でよ
い。比例制御器４１４は、制御ユニツト４１５を
制御するためのマイクロプロセツサから供給され
る信号を増幅する増幅システムを備えている。

このマイクロプロセツサは、タービン速度従つ
てターボチヤージヤ圧縮機によつて作られるブー
スト圧力を、いくつかのパラメータ、例えば機関
速度、絞り位置、マニホルド吸込圧力、機関トル
ク、周囲温度又は伝動ギヤリングなどの関数とし
て、制御するようそのプログラミングを組むこと
ができる。第６図に示すように、感知器４１７は
これらの各機関パラメータを計測し、それに相当
するアナログ読みを比例制御器４１４に送り、こ
こでパラメータはマイクロプロセツサによつて使
用するためにデイジタルフオームに変換される。
マイクロプロセツサは、云うまでもなく、パラメ
ータの任意の直接又は可変の関係に従つて圧縮機
速度を制御するために、タービンの入口ノズルの
位置決めをするようにそのプログラミングを組む
ことができる。

第６Ａ図により第６図に示した比例制御器４１
４を詳細に説明する。複数の感知器４１７ａ−ｇ
は自動車機関の運転するパラメータを計測する。
感知器４１７の各々はタービン速度モニタ４０３
と共にアナログ信号を発生し、これがそれぞれの
アナログ−デイジタル変換器４２４ａ−ｈに伝え
られる。これらの各感知器によつて発生した信号
は、対応するアナログ−デイジタル変換器内にお
いて、計測しつつあるパラメータの数字的値を代
表する一連のデイジタル語に変えられる。

アナログ−デイジタル変換器４２４によつてで
きたデイジタル信号は、比例制御器４１４内に含
まれているマイクロプロセツサに運ばれる。マイ
クロプロセツサ４２６は感知器４１７によつて計
測しつつあるパラメータを代表するデイジタル化
信号を受ける。このマイクロプロセツサは受けた
信号の組合わせを評価し、それからノズル羽根２
３４に対する最良の制御位置に相当する信号を発
生させる。マイクロプロセツサ４２６から生じた
出力信号は、デイジタル−アナログ変換器４２８
に送られ、この変換器４２８が対応するノズル制
御信号を発生させる。デイジタル−アナログ変換
器４２８の出力は、ノズル制御信号を増幅する駆
動機回路４２９に接続される。増幅された信号
は、ノズル羽根２３４を選択的に位置決めするノ
ズル面積制御ユニツト４１５に伝えられる。駆動
機回路４２９は、ノズル制御信号に対する増幅を
行なうだけでなく、比例制御器４１４を、制御ユ
ニツト４１５及び比例制御器４１４の領域におい
て生じた為信号から隔離する。

比例制御器４１４及び感知器４１７は、スパー
ク・タイミング及び燃料計測に対する自動車機関
制御のために従来開発されてきた技術を利用して
いる。この種の現存するシステムは、ジエラル
ド・エム・ウオーカ（Gerald M.Walker）著の
「Automotive Electronics Gets The Green
Light」ELECTRONICS，Volume 50，No.20
（1977年９月29日）第83−92頁に記載されている。
機関設計者はこれらのパラメータ又はその他のパ
ラメータの１つ又は１つ以上に相対する所要のブ
ースト圧力を得ることができる。云うまでもな
く、上に掲げたパラメータは、機関及びターボチ
ヤージヤの全運動範囲を通じて最良のターボチヤ
ージヤ圧縮機速度を選択するために設計者が使用
したいと思うパラメータのいくつかを示している
だけに過ぎない。

最も簡単な配置は、単にタービン速度従つて圧
縮機速度を機関の全運転を通して一定のレベルに
保つことによつて代表される。この状態では制御
器４１４に対してセツトポイント速度が選択され
る。制御器４１４は、セツトポイント速度のモニ
タ４０３から指示される速度に対する比較に応動
して、作動器４１８に信号を送る。モニタ４０３
がモニタをした軸速度が制御器４１４のセツトポ
イント値以下であれば、制御器４１４は作動器４
１８に棒６を後退させるように信号を送り、羽根
２３４の回転及びタービンノズルの閉鎖が行なわ
れる結果となる。タービンノズルが閉鎖される
と、タービン速度は増し、軸１６０の回転速度が
増す。モニタ４０３が示す軸の速度がセツトポイ
ント値よりも速い場合は、作動器４１８に至る制
御器４１４からの信号が棒８６の延長及びこれに
相当するタービンノズルの開きを起させて、ター
ビン及びこれに取付けた軸１６０の速度を低減さ
せることになる。このような操作を続けることに
より、タービン及び圧縮器の速度を、制御器４１
４にプログラミングを行なつて入れた所定のセツ
トポイント値に従つて制御することができる。従
つて、機関速度及び絞り位置には無関係に、羽根
２３４の位置を変えることにより一定の圧縮機及
びタービン速度が保たれ、排気のタービンロータ
１７０にあたる流速を制御することができる。

本発明制御装置を使用すれば、機関速度に関係
なく比較的高い圧縮機速度を保つことができる。
これは、タービンノズルの面積を変更することの
可能なために行ない得ることである。従つて、機
関を加速する際ブースト圧力の遅れ時間は見られ
ないが、これは圧縮機速度を比較的低速から本発
明制御装置を備えた前述のターボチヤージヤによ
つて連続的に保たれる高い値に増大させる必要性
がないためである。さらに、比較的低機関速度に
おいて高いブースト圧力を保つことによつて、本
発明制御装置を備えた前述のターボチヤージヤ
は、低機関速度においてもまた高機関速度におい
ても共に改善された機関性能を発揮する。

今述べたターボチヤージヤの運転操作は、ター
ボチヤージヤ圧縮機が広い流れ範囲に亘つて使用
することができるということを仮定している。後
述するように、従来のターボチヤージヤに対して
いくらかの利点を与えるであろうが、前述した可
変面積タービンノズルによつて得られる利点は、
広い流れ範囲に亘つて運転することのできる前述
した圧縮機に対して使用をすることによつて、著
しく拡大される。すなわち、広い流れ範囲に亘る
圧縮機の運転を禁止するストール・ラインに悩ま
されてきた従来のターボチヤージヤは、可変面積
のタービンノズルの使用によつてはそれほどの利
益は蒙らないであろう。

さらに、制御リング及び作動レバーは、ターボ
チヤージヤ・タービンと圧縮機との間に在つて極
めてコンパクトなユニツトをなしている未使用の
エヤギヤツプスペース内に位置させてある。さら
に、リンク仕掛けが特別の位置にあるので、軸受
装置がタービン及びその周囲区域が受ける熱から
絶縁される。このようにして、軸受装置は、油無
しにするか又は制限された潤滑方式にすることが
できる。このことはまた、機械油の使用及びこの
ような潤滑法のために要する関連管工作による従
来の潤滑の必要性を不要なものにする。云うまで
もなく、このことは本発明によるターボチヤージ
ヤを経済的に安価に製造し操作し得るものにし且
つ信頼性のあるものにする。

さらに、球軸受支えの使用及びこれに相当する
スラスト軸受及びデイスク型軸受の不使用によつ
て、さらにコントロールされた又はステイフなタ
ービン圧縮機回転装置が得られ、これによりター
ビン及び圧縮機の両者とこれらの周囲の構造物と
の間には狭い隙間が許されるにすぎない。例え
ば、比較的小型の内燃機関に使うターボチヤージ
ヤ用の圧縮機の羽根の高さは、0.2インチの程度
である。上述の球軸受装置を使用すれば、圧縮機
の構造は僅か0.005インチの隙間すなわち羽根の
全高さの僅か2.5％に当る隙間でよい。これに対
して、もしジヤーナル軸受又はデイスク型軸受を
使つたとすれば、著しく大きい隙間（普通約
0.015インチ）が必要となろう。結果としては、
低い羽根高さのために羽根及び周囲構造間に狭い
隙間が要求されるような小型の内燃機関用のター
ボチヤージヤ構造に特に適応している。

球軸受の使用及びこれに伴うジヤーナル又はデ
イスク型軸受と比較した場合の摩擦損の少ないこ
とは、タービン馬力の相当な部分を軸受損及び摩
擦に失うことなく、少ないタービン馬力を発生す
るターボチヤージヤの効果的使用を始めて可能に
する。ジヤーナル軸受及びデイスク型軸受が摩擦
に４ないし５馬力の損失を占める場合を考える
と、本発明配置による摩擦損失は0.1ないし0.4馬
力の程度であろう。

第８図は、圧縮機ロータ１７２と、タービンロ
ータ１７０から離した保持ナツト１８０及び圧縮
機−タービン軸１６０を示す。タービンロータ１
７０は、溶接その他適宜の永久取付手段によつて
軸１６０の一端に取付ける。軸１６０には、ロー
タ１７０に取付ける前に、拡大した軸受面１６０
ａと、小軸径部１６０ｂに至る段付部１８８とを
形成しておく。前述のように、軸１６０にはレー
ス２０６，２１０を直接に形成しておく。

組立の際には、軸１６０を圧縮機後壁１００及
びタービン後壁１０２の穴を通して挿入する。シ
ム１８６を軸１６０の段付部１８８と連関するよ
うにして軸１６０上に位置ぎめする。圧縮機ロー
タ１７２は軸１６０と連関し軸部分１６０ｂ上に
置かれる。次いで保持ナツト１８０は、軸部分１
６０ｂ上をロータ１７２の穴１８２内に押込むと
共に穴１８２の底壁１８４と連関させる。ナツト
１８０は、なめらかな内方穴１８０ａを備えたス
リーブから成つている。ナツト１８０を貫通して
いる穴は軸１６０の部分１６０ｂと締りばめを形
成している。この締りばめは、たとえば、0.001
インチ程度である。

内レースは直接に圧縮機−タービン軸に形成さ
れるので、軸は熱処理を行なつて極めて高い硬度
にしておかなければならない。その結果、この保
持スリーブは圧縮機ロータ１７２を軸１６０に固
着するが、この場合硬化された軸にねじを研削し
たり切削したりする必要はない。このように、熱
処理を施した軸上にねじを形成することに伴うコ
スト及び問題点はなくなる。さらに、軸は相当に
硬化されるので、保持リング１８０は軸に対して
押込まれまた軸面に損傷を与えるようなことなく
引抜くことができる。

第８図に示すように、ナツト１８０はその外面
のまわりにねじを形成してある。穴１８２はナツ
ト１８０の外面のねじとの間に隙間４２０（第９
図）をとるのに充分な直径にしてある。この隙間
４２０は、圧縮機ロータの取外しのために軸から
ナツトを引出すための適宜の内ねじ付工具の挿入
を可能にしている。

本発明制御装置を備えた前述したターボチヤー
ジヤにおいては、ターボチヤージヤの構成部品が
膨脹又は収縮する際圧縮機ロータ上に軸線方向の
力を保持するために、保持ナツト及び圧縮機ロー
タ間にばね装置が必要とされる。ねじ付き軸に連
関する内ねじ付ナツトの場合とは異なり、保持ナ
ツトは、圧縮機ロータ内に高い圧縮荷重を又は圧
縮機−タービン軸内に張力を、定位置に取付けら
れた際に生じさせる能力を備えてはいない。従つ
て第１０図に示す別の実施例では、保持ナツト１
８０及び圧縮機ロータ１７２間には円錐状又はベ
ルヴイーユばね４２２を挿入してある。

第１０図に示す構成部品は第２図及び第８、第
９図の実施例における部品と同じ又は相当するも
のであるので、（′）印を付けた同一番号を使つて
後者の各図に示す実施例のものに相当する又は類
似の部品を示すこととする。第１０図において、
軸１６０′は圧縮機ロータ１７２′を貫通してい
る。保持ナツト１８０′は、軸１６０′の端部で軸
１６０′に取付けたベルヴイユばね４２２と、ナ
ツト１８０′及びロータ１７２′の穴１８２′の壁
１８４′間で、連関している。ベルヴイユばね４
２２は、保持ナツト１８０′を軸１６０′に取付け
る際、もともと圧迫された状態にある。軸１６
０′に対するナツト１８０′の連関は、ナツト１８
０′及びロータ１７２′間にベルヴイユばね４２２
によつて生ずるどのような膨脹力にも打克つだけ
の充分な連関である。その代りに、ロータ１７
２′及びナツト１８０′間のばね４２２の圧縮力が
ロータ１７２′内に軸方向の荷重を誘発させる。
従つて、ばね４２２を正常位置に置くと、軸１６
０′又はロータ１７２′内の収縮又は膨脹は、ナツ
ト１８０′及びロータ１７２′間の連関力は零とな
つてはこない。

第１１図は、圧縮機のハウジング２４、圧縮機
前壁インサート１２６及びこれらの２個の各ピー
スのダイカストに使うそれぞれの型を示す。従来
は多くのターボチヤージヤの圧縮機ハウジングは
砂型鋳造で作ることによつて、該ターボチヤージ
ヤが一緒に使われている機関の吸込マニホルドに
通ずるように圧縮空気が向けられている円周方向
の室が、圧縮空気を受ける狭い円周方向の隙間を
備えたほぼ囲まれた形状に形成されて、デイフユ
ーザの形成を可能にするようにすることができる
ようにしてある。圧縮機ハウジングを砂型鋳造に
よつてワンピースに作ることは、ダイカストで作
つた場合よりも経費がかさみ、且つ円周方向室内
にラフな壁構造を持つ精度の低い構造を作り出す
ことに通ずる。しかし、過去においてターボチヤ
ージヤの圧縮機ハウジングをダイカストで作つた
場合には、前部デイフユーザ壁を砂型鋳造におい
て可能であるように作ることは不可能であつた。
その理由はダイカスト型に適宜な入口及び出口を
備えなければならなかつたからである。

第１１図に示すように、圧縮機ハウジング２４
は、外型２９０、内型２９２、中子型２９４及び
キヤツプ型２９６を使つて形成する。内型２９２
には円周方向の室４４を形成するために持上げら
れた外形を与えてある。またこの内型２９２は突
き出た部分３００を備え、対応する外型２９０か
らの突出た部分と組合つて入口穴４０、羽根６２
及び軸受支持シリンダ６０を形成するようにして
ある。中子型２９４及びキヤツプ型２９６は、圧
縮機の排気口５２を形成するために使われる。

第１１図から判るように、型２９０，２９２，
２９４，２９６は圧縮機ハウジング２４のダイカ
ストを可能にするため相互に協力している。型２
９０，２９２には衝合面を設け、ハウジング２４
に分離線３１０を形成する。型３２０，３２２は
協力して圧縮機前壁インサート１２６を作り出
す。型３２０，３２２は衝合面を持ち、これらの
面は互に連関して分離線３２４をデイスク１３０
の外縁に持つインサート１２６を作り出す。第１
１図に明示してあるように、喉部１２８にはノツ
チ３２６を設け、これによつてインサート１２６
がハウジング２４内に取付けられたとき羽根６２
を受けるようにする。

第１２図及び切断図第１３，１４，１５図は、
羽根６２の位置決め及び形状を示している。第１
３ないし第１５図において、各羽根６２は、より
厚い中間中央切断部３３４を備えた前縁３３０及
び後縁３３２を持つている。各々の場合、最も厚
い中央切断部は線３３６で示した通りであつて、
ハウジング２４の形成に使われる型２９０，２９
２間の分離線を形成している。すなわち、羽根６
２は型２９０，２９２を使つてダイカストによつ
て形成し、前縁及び後縁の所要のエーロフオイル
形をそれらの間の厚い方の中央切断部によつて分
離して作り出すようにする。この形状は第１３，
１４，１５図に示すように、空気の圧縮機入口区
域への流入を著しく容易にし、本発明の形状にす
れば周知のダイカスト技術を使つて鋳造すること
ができる。

支柱６２のエーロフオイル形を、羽根が厚い方
の中央切断部から薄い方の前縁及び後縁に向つて
テーパするようにするためには、ダイカストの型
は前端及び後端の両端から入口穴４０内に挿入し
なければならない。すなわち第１１図に示すよう
に、第２の内壁部１１２（第２図）は型２９２の
突出し部３００によつて形成されるが、第１の内
壁部１１０（第２図）は型２９０によつて形成さ
れる。両内壁部１１０，１１２は、それぞれ、外
方に向つて拡大して、ダイカスト型をピースの形
成後取除くことができるようにしてある。

このように、支柱６２の所要の図形の形成は、
ダイカスト型を取除くための入口穴４０内の末広
がりの直径を持つ壁部１１２を必要とする。しか
し、入口穴４０の入口から圧縮機ロータ１７２に
向い連続して小さくなる直径を持つことが大切で
ある。このことは、壁インサート１２６を使うこ
とによつて行なわれる。壁インサート１２６もダ
イカストで形成され、入口穴４０の内壁部１１２
の末広がりの面に対応する末広がりの直径を持ち
互に組合う外面１３２（第２図）を備えている。
喉部１２８の内壁面１３１は、入口穴４０の第１
の内壁部１１０の先細りの直径の延長に対応して
デイスク１３０の方に向つて細まる直径を持つよ
うに形成される。すなわち、インサート１２６が
入口穴４０と組合わされると、穴４０の入口から
圧縮機ロータ１７２（第２図）の方に向つて内方
に連続して細まる直径が得られる。

このように、ターボチヤージヤ用の圧縮機ハウ
ジングを形成するツーピース構造が得られ、共に
ダイカストで作ることができる。これらの２個の
構成成分は、組立ての際軸受支持シリンダ６０を
支える複数の支柱６２を備えた圧縮機ハウジング
を形成し、薄い方の前縁及び薄い方の後縁に向つ
て小さくなる厚い中間切断部を持つ羽根を備えて
いる。さらにこのハウジングは、入口穴の入口か
ら圧縮機ロータに向い連続的に小さくなる入口ノ
ズルを形成する。さらにこの圧縮機ハウジング
は、圧縮されたガスが圧縮機の排気に通ずるよう
にした円周方向室を完成する前部デイフユーザ壁
を形成する。

第１６図においては、壁インサート１２６のそ
れぞれ異なる形状を対応する圧縮機ロータと共に
使用するために相互に代替することができるよう
にしてある。壁インサート１２６ａはターボチヤ
ージヤ内にさらに制限をした空気流れを送るが、
壁インサート１２６ｂはさらに大きな圧縮機ロー
タを形成しさらに大きな空気流れをターボチヤー
ジヤに送る。本発明の構造の変更が、それぞれ異
る壁インサート１２６を標準の圧縮機ハウジング
２４に取付けるだけで行なわれることが判るであ
ろう。すなわち、それぞれ異る流れ性能を持つ各
種の異なるターボチヤージヤが、標準の圧縮機ハ
ウジング２４を使い、それぞれ対応する圧縮機ホ
イールを備えた壁インサート１２６用のいくつか
の可能な形状のうちから１つの形状を選択するこ
とによつて、作られる。この特徴は、壁インサー
ト１２６が圧縮機ハウジングのうちの簡単な構成
部品であるという点において重要な意味を持つて
いる。

従来のターボチヤージヤにおいては、ダイカス
トの場合でも砂型鋳造の場合でも、改造には新し
い構造物に対して全く新しい鋳物を作ることが含
まれている。本発明では、それぞれ異なる空気流
れ対空気圧力比を持つ圧縮機の計画は、それぞれ
異る計画の壁インサートを新らしいすなわち改造
された圧縮機ホイールと協力状態に置いて単に代
替するだけで達成することができる。

圧縮機ロータハウジングは圧縮機ハウジングと
このハウジングと連関する前部壁インサートとを
含んでいる。このような２部品から成る構造は、
標準的ダイカスト技術を使つてこれらの２つの部
品の各々をダイカストすることを可能にする。圧
縮機ハウジングは、これらの部品を組合わせた形
で、圧縮されたガスを圧縮機ロータから受けるた
めの円周方向の隙間を除いてすべての側面の閉じ
られた円周方向室を備えたものとして作られる。
円周方向の通路がこの室に至る隙間に通ずるよう
に形成され、この室で加速されたガスが拡散され
静圧を増す。

そのうえ、圧縮機の軸受支持筒は入口穴と同心
状に鋳造され、その中に入口穴の壁から延びる複
数の羽根によつて支えられる。羽根は、前縁及び
後縁が厚い方の中央切断部によつて分離された状
態で形成される。これは、圧縮機ハウジングのダ
イカストを可能にするためにほぼ厚い方の横切断
区域に分離線を備えた型の使用によつて行なわれ
る。

本発明制御装置を備えた前述のターボチヤージ
ヤの重要な特徴は、圧縮機速度及び流れの極めて
広い範囲に亘る、従来のターボチヤージヤに通常
現われるサージング線を経験することのない作動
能力である。この極めて意義のある重要な特徴
を、第１７，１８図に示すコンプレツサ・マツプ
として知られている性能グラフを使つて説明す
る。第７図は従来のターボチヤージヤに対する典
形的コンプレツサ・マツプであり、第１８図は本
発明制御装置を備えた前述のターボチヤージヤに
対するマツプである。これらのマツプは、空気流
れの１分間当りの立方呎量対ターボチヤージヤ圧
縮機に対する吐出圧力と入口圧力との比の関係を
示す。

第１７図には、圧縮機の一定速度ライン４３０
及び等エントロピ効率ライン４３２を示してあ
る。サージング線４３４は作動点を明示し、この
点の左ではターボチヤージヤ圧縮機は一様な空気
出力を生ずるように作動することはできない。タ
ーボチヤージヤの構成部品は、サージング像が垂
直軸の方に移動してもつと低いターボチヤージヤ
速度ですなわちもつと低い機関速度で安定した運
転ができるように改造することができるが、ター
ボチヤージヤの運転特性のこのような移動は、ユ
ニツトの高速度能力を減じさせる。従つてターボ
チヤージヤは従来ただ高い機関速度においてだけ
増大した性能を発揮するように格下げされてきて
いる。

第１８図から明らかなように、本発明制御装置
を備えた前述のターボチヤージヤに対する圧縮機
の性能マツプは、圧縮機の一定速度ライン４４０
及び効率ライン４４２を持つている。

第１８図のコンプレツサ・マツプを見れば判る
ように、本発明制御装置を備えた前述のターボチ
ヤージヤの圧縮機は極めて低い空気流れ値まで圧
縮機出力に不整がなく作動を続ける。実際上、本
発明制御装置を備えた前述のターボチヤージヤ
は、第１７図のコンプレツサ・マツプに示された
ようなサージング線に相当するようなサージング
線を経験することはない。

第１７，１８図を見れば、従来のターボチヤー
ジヤの作動範囲の幅を本発明制御装置を備えた前
述のターボチヤージヤと比較することができる。
第１７図によれば、1.9の圧縮機圧力比において
空気流れの範囲は、効率60％における350立方呎
の高さからサージング線における毎分200平方呎
の低さまで変動する。従つて高流量対低流量の比
（350÷200）は1.75になる。第１８図によれば、
1.9の圧力比において、本発明制御装置を備えた
前述のターボチヤージヤは、効率60％における
275立方呎の流量から毎分60立方呎までサージン
グ線には遭遇せずに作動する。この高低両流量の
比（275÷60）は4.58になり、これは従来のター
ボチヤージヤの増加の2.5倍以上の増加である。

このような成果は、ターボチヤージヤが低機関
速度においてもまた高機関速度においても共にそ
の性能を改善するために効果的に使い得るという
点において、極めて大きな意味を持つている。こ
のような進歩発展は、変動する機関速度に対する
一定の圧縮機速度又は変動する機関速度における
一定ブーストを提供する前述の特徴と組合わせを
した場合、さらに高い所望の圧力比が、低い機関
回転数において、従来のターボチヤージヤにおけ
るより低い圧縮機流れで通常経験されるサージン
グ又は乱流の問題なしに、得られるという点にお
いてまたさらに高い意味を持つことになる。

本発明制御装置を備えた前述のターボチヤージ
ヤによつて得られるこのような有意義な進歩は、
主として、進歩した半径流型圧縮機技術、例えば
後方に曲た翼配列などと協力して圧縮機空気入口
形状に帰せしめられるべきものである。既に述べ
たように、軸受支持筒６０は、円筒形の入口穴４
０内にこの穴の内壁から軸受支持筒６０まで延び
る複数の支柱６２によつて支えられている。１実
施例では、入口穴の内壁から軸受支持筒まで３個
の支柱が延び、この支持筒を圧縮機の空気入口内
に同心状態に位置させている。その結果入口は１
個以上の入口チヤネルに分割される。さらにこれ
らのチヤネルは、幅の寸法に比較して流れ方向に
比例的に長い。また各支柱は、この支柱の中間区
域よりも狭い前縁及び後縁を持つ輪郭を備えてい
る。第２図にも示してあるように、入口穴４０の
内壁部は入口端から圧縮機ロータ１７２まで先細
になる直径を備えている。

この構造は、通常低圧縮機流れで遭遇するバツ
ク流れの状態を安定させる。バツク流れ状態を安
定させることにより、圧縮機を、従来のターボチ
ヤージヤで従来可能であつたよりもずつと低い圧
縮機流れで、定常の空気流を生じさせるように作
動し続けさせることができる。

第１９図は第１図ないし第１６図に例示したタ
ーボチヤージヤの変型の竪断面図を示す。第１９
図のターボチヤージヤは、軸流段圧縮機ロータ４
５０を圧縮機流入口内に取付けたことを除いて第
１図ないし第１６図に例示したターボチヤージヤ
と同じである。第１９図に示した変型と第１図な
いし第１６図に例示したターボチヤージヤとの多
くの部品が実質的に同じなので同様な又は対応す
る部品には同じ参照数字を使つてある。

第１９図では圧縮機流入口を、遠心圧縮機ロー
タ１７２への流入路４５６を仕切る内壁４５４を
持つ一層大きい直径の流入口４５２を備えるよう
に変えてある。複数の固定子４５８は流入口４５
２の内壁４５４から延び軸受支持体４６０を支え
る。軸流段圧縮機ロータ４５０は、各軸受アセン
ブリ１６２，１６４の圧縮機ロータ１７２の反対
の側で軸１６０の端部に取付けられ適当なナツト
４６２により保持してある。圧縮機ロータ４５０
は、ボス４６４とボス４６４及び支柱４６８間に
取付けた複数本の支柱４６６とを備えている。ボ
ス４６４は、軸１６０の段４７０に連関し段４７
０及びナツト４６７の間に位置させてある。

第１９図に明らかなように流入口４５２に入る
空気は、軸流段圧縮機により圧縮され流路４５６
を経て遠心圧縮機ロータ１７２に運ばれる。２段
圧縮機の使用は、車段圧縮機から得られる作動範
囲に比べて２段圧縮機の使用により一層広い作動
範囲が得られる点で重要である。たとえば２段圧
縮機の使用の場合に第１段は1.5ないし1.6の流入
圧力対放出圧力の圧力比を得るのに使うが、第２
段は3.0ないし3.5の圧力比を得るのに使う。これ
等の複合の圧力比により4.5ないし5.6の程度の圧
力比が有効に得られる。このような圧力比は単段
でも得られるが、このような圧力比を生ずるのに
必要な圧縮機速度が一層高くなるので、一層高い
品質の一層高価な圧縮機及びタービンの部品を使
わなければならなくて又流量範囲に著しい制限を
受ける。この構造では２段単位はこの付加的な費
用又は欠点を伴わないで一層高い圧力比が得られ
る。さらに本発明では軸流段圧縮機を軸受支持体
の遠心圧縮機及びタービンの各ロータとは反対側
に取付けることにより装置をつり合わせ特定の悪
影響が生じない。

第２０図、第２１図、第２２図及び第２３図は
第１図ないし第１６図に例示したターボチヤージ
ヤを内燃機関に取付ける新規な方式を示す。第２
０図及び第２１図はＶ−６機関４４４に取付けた
ターボチヤージヤ２０のそれぞれ竪断面図及び平
面図を示す。この同じ応用例が任意の個数のシリ
ンダを持つＶ形機関に適用できるのはもちろんで
ある。機関４４４は、右側シリンダ群４４５及び
左側シリンダ群４４６を持つ普通のＶ形機関を表
わす。第２０図に示した断面は、右側シリンダ群
４４５の排気弁４４８と左側シリンダ群４４６の
吸気弁４４９とを通る断面を示す。ターボチヤー
ジヤ２０はタービン及び圧縮機の回転軸線を竪方
向位置にして普通のターボチヤージヤでは従来で
きない配向で取付けてある。ターボチヤージヤ２
０では燈心材と軸受への潤滑剤の連続流れを必要
としない対応する構造とにより軸受に油を送るよ
うにしてあるので、圧縮機及びタービンの回転軸
線を垂直方向に又は垂直及び水平間の任意の角度
に向きを定めることができる。これに反して軸受
への又軸受からの潤滑剤の流れを通常必要とする
普通のターボチヤージヤは第２０図及び第２１図
の配置で例示したように垂直方向にして運転する
ことには成功していない。

なお第２０図及び第２１図に示すように機関排
気はターボチヤージヤ２０にマニホルド４５１に
より導く。この場合排気は個個の各排気弁４４８
からターボチヤージヤ２０のタービンロータ１７
０に直接通ずる。ターボチヤージヤ圧縮機排気は
機関４４４の各シリンダ内にわたり管４５３によ
りマニホルド４４７を経て吸気弁４４９に送られ
る。

運転時には空気は、ターボチヤージヤ２０内に
入口５０で吸込まれ、圧縮機ロータ１７２により
圧縮しわたり管４５３を経てマニホルド４４７に
そして機関４４４の左右両側の群の各シリンダ内
に放出される。機関４４４からの排気は、マニホ
ルド４５１によりタービンロータ１７０にそのま
わりの互に間隔を隔てた位置で送出され、次で排
気管４４５を経て放出される。この間隔により、
排気弁４４８が先ず開くときに生ずる高い脈動エ
ネルギーをタービンに利用することができる。

第２０図及び第２１図から明らかなようにター
ビンロータ１７０は、このロータの回転軸線に直
交する平面に実質的に整合する可変のノズルを内
部に設けた円周方向の室を持つタービンハウジン
グ内に取付けてある。さらに各機関排気口は水平
に向いた共通の平面に整合している。図示のよう
に一般に使われる普通のタービンハウジングの代
りに、排気マニホルドとしてもタービンハウジン
グとしても作用するマニホルド４５１を使つてあ
る。ターボチヤージヤ２０を竪方向の向きにして
使用できることにより、タービン軸軸線を各排気
口の平面にほぼ直交して位置させることによつて
タービンハウジングの円周方向の室の平面に各排
気口の平面をほぼ平行に整合させることができ
る。このようにして排気口からの排気は、タービ
ンハウジングに一層直接にかつ有効に噴射しター
ビンロータを駆動する。

これに反して従来のターボチヤージヤは、排気
口からタービンロータに排気を差向けるように極
めて複雑な構造を持つマニホルドを使わなければ
ならなかつた。さらにターボチヤージヤ２０にお
いては排気マニホルドは排気を機関からの各排気
口からタービンロータのまわりで互にほぼ等しい
間隔を隔てた位置に差向けて、タービンロータの
周辺のまわりの互に異る位置に排気を送る。ター
ボチヤージヤ２０が竪方向に向きを定めることが
できるので又ターボチヤージヤ２０を各シリンダ
群の間で機関に近接して設けることができる。さ
らに排気は排気マニホルドにより、タービンを駆
動するように排気を加える前にエネルギーの損失
を極めて少くして各シリンダからターボチヤージ
ヤタービンに直接差向ける。

気化器はターボチヤージヤの直上に取付けられ
燃料空気混合気を入口５０内に送給するのはもち
ろんである。同様にターボチヤージヤ２０は、各
機関シリンダに燃料を直接送る燃料噴射機関又は
デイーゼル機関に使うことができる。

第２２図及び第２３図には、竪方向位置に取付
けたターボチヤージヤ２０を並列４シリンダ機関
に使つた場合を示してある。ターボチヤージヤ２
０は又、４シリンダより多い又は少いシリンダを
持つ並列機関にも使えるのはもちろんである。第
２２図及び第２３図に例示した実施例ではターボ
チヤージヤ２０は、各機関シリンダの排気弁間で
ターボチヤージヤタービンに連通する排気マニホ
ルド４８２により機関４８０に連結してある。空
気は、ターボチヤージヤ２０内に入口５０で吸入
され、ターボチヤージヤ圧縮機ロータ１７２によ
り圧縮しマニホルド４８４を経て各機関シリンダ
の吸気弁内に放出される。第２３図に明らかなよ
うに排気マニホルド４８２は、ターボチヤージヤ
タービンを駆動するガスをタービンにその周辺の
まわりの互に間隔を隔てた位置で送るように形成
してある。さらにマニホルド４８２は第２３図の
時計回りにタービンが回転しやすいように向きを
定めてある。同様に第２１図に明らかなように、
ターボチヤージヤ２０をＶ形機関の２組のシリン
ダ群の中間に取付けたときに同様なマニホルドを
設けてある。

従つて、タービン及び圧縮機の回転軸線を竪方
向にして又は水平及び垂直の中間の任意の位置に
して向きを定めることのできるターボチヤージヤ
が得られる。このことは主として、圧縮機及びタ
ービンの軸が回転する軸受を潤滑するようにして
あるのでできる。ターボチヤージヤ２０はこのよ
うに向きを定めることができるから、ターボチヤ
ージヤ２０は全部の形式及び構造の普通の機関に
取付けて使うのに理想的に適している。

第１図ないし第１６図について述べたターボチ
ヤージヤ２０は、第２４図、第２５図、第２６
図、第２７図及び第２８図にした有効なターボジ
エツト機関又はターボ送風機機関に容易に変換す
ることができる。これ等の実施例はその上半部だ
けの竪断面を例示してあるが、この図示の上半部
に下半部がほぼ同じであるのはもちろんである。

ターボジエツト５００は第２４図に例示してあ
る。ターボジエツト５００は、管状の流入ノズル
５０４と主ハウジング５０６と燃焼室後壁板５０
８とから成る外部ハウジング５０２を備えてい
る。後壁板５０８は、一体の補強材５１０を備え
ボルト５１２により主ハウジング５０６に取付け
てある。タービン排気ノズル５１４は主ハウジン
グ５０６の反対側の後壁板５０８の端部にボルト
５１５により取付けることによつて主ハウジング
５０６内に支えてある。

軸受支持円筒体５１６は、管状流入ノズル５０
４の内側壁面５２０から延びる複数個の支柱５１
８より流入ノズル５０４内に取付けてある。この
構造は、軸受支持円筒体６０とそのターボチヤー
ジヤ２０の流入口４０内に取付けとに関しては第
１図ないし第１６図に例示したのと同様である。
キヤツプ５２２は軸受支持円筒体５１６の端部に
取付けてある。なお第２４図に示すように圧縮機
後壁５２４及びタービン後壁５２６は、主ハウジ
ング５０６内に位置し適当なねじ部片５２７によ
り相互に取付けてある。第２４図に例示した実施
例では固定の静止羽根５２８は主ハウジング５０
６及び圧縮機後壁５２４の間に適当なねじ部片５
２９により取付けてある。燃焼ライナ５３０はタ
ービン後壁５２６とタービン排出ノズル５１４の
横方向に延びる部分との間に取付けてある。燃焼
ライナ５３０は、複数個の口を形成した円周方向
の室を持つ普通の構造のものである。ライナ５３
０は、公知の実用例に従つて１次空気燃焼用の口
５３２と希釈空気用の口５３４とを備えている。
燃料は、燃焼室後壁板５０８と燃焼ライナ５３０
の上流壁５３８とを貫いて延びる燃料噴霧ノズル
５３６により燃焼室に供給する。点火器５４０は
燃焼ライナ５３０内に上流壁５３８及び燃焼室後
壁板５０８を貫いて納めてある。燃焼ライナ５３
０は、タービン後壁５２６とタービン排出ノズル
５１４の横方向に延びる部分との間に形成したタ
ービン流入区域５４４に通ずる口５４２を備えて
いる。

タービン流入区域制御装置５４６は第２４図に
例示したターボジエツト５００に使われ、第１図
ないし第１６図のターボチヤージヤについて例示
し述べたタービン流入区域制御装置２２８と同じ
である。とくにタービン流入区域制御装置５４６
は、ノズル区域のまわりに周辺方向に位置しノズ
ル流入区域５４４を通る燃焼ガスの流れの速度及
び角度を変えるように回動自在にした可動ノズル
羽根５４８を備えている。可動ノズル羽根５４８
はその互に対向する側から延びるトラニオン５５
０，５５２を備えている。トラニオン５５０はタ
ービン排出ノズル５１４の横方向に延びる部分を
貫いて延び、そしてトラニオン５５２はタービン
後壁５２６を貫いて延び駆動レバー５５４に取付
けてある。駆動レバー５５４の端部は、第１図な
いし第１６図に例示したターボチヤージヤ２０に
ついて述べたように玉軸受アセンブリ５５６の外
レースに連関し玉軸受アセンブリ５５６の内レー
スは圧縮機後壁５２４に固定してある。又駆動レ
バー５５４の作用は第１図ないし第１６図のター
ボチヤージヤ２０について述べたのと同じであり
可動ノズル羽根５４８の角度の向きを所望に応じ
制御する。

軸受支持円筒体５１６は前記したように支柱５
１８により流入ノズル５０４内に同心に支えてあ
る。圧縮機ロータ５７０及びタービンロータ５７
２は、２個の玉軸受５７６，５７８により軸受支
持円筒体５１６内で回転するように取付けた軸５
７４に支えてある。タービンロータ５７２は軸５
７４の一端部に取付けられ、そして遠心圧縮機ロ
ータ５７０はタービンロータ５７２と各玉軸受ア
センブリ５７６，５７８との間に取付けてある。
軸５７４はタービン後壁５２６及び圧縮機後壁５
２４を貫通する。この場合軸５７４のまわりに形
成したラビリンス密封部片５８０により圧縮機ロ
ータ５７０及びタービンロータ５７２間を密封す
る。

タービンロータ５７２は溶接等により軸５７４
に固定してある。又圧縮機ロータ５７０は保持ナ
ツト５８２により軸５７４に保持してある。ナツ
ト５８２は第１図ないし第１６図に例示した実施
例について述べたナツト１８０と同じ構造であ
る。圧縮機ロータ５７０はナツト５８２と軸５７
４の段５８６との間に位置させてある。

なお第２４図に示すように支持環５９０は、圧
縮機ロータ５７０に隣接する円筒体５１６の端部
内に取付けられ、円筒体５１６に取付けた保持環
５９２により円筒体５１６内で動かないようにし
てある。玉軸受アセンブリ５７８の外レース５９
４は支持環５９０内に形成してある。内レース５
９６は軸５７４に一体に形成してある。玉５９８
は内レース５９６及び外レース５９４間に納めら
れ玉軸受アセンブリ５７８を形成する。

軸受支持円筒体５１６は、流入ノズル５０４の
内側壁面５２０から延びる複数の支柱５１８によ
り流入ノズル５０４内に取付けてある。この構造
は、軸受支持円筒体６０及びそのターボチヤージ
ヤ２０の流入口内の取付けとについて第１図ない
し第１６図に例示した構造と同様である。キヤツ
プ５２２は軸受支持円筒体５１６の端部に取付け
てある。

なお第２４図に示すように圧縮機後壁５２４及
びタービン後壁５２６は圧縮機バーナハウジング
５０６内に位置しねじ部片５２７により相互に取
付けてある。

玉軸受アセンブリ５７６は、軸５７４に一体に
形成した内レース６００と円筒体５１６内で滑動
自在で玉６０６を受入れるように内部に外レース
６０４を形成した外側環６０２とを備えている。
圧縮ばね６１０は、外側環６０２と円筒体５１６
内に固定した保持環６１２との間に連関し外側環
６０２を外方に付勢しそれぞれ各玉軸受アセンブ
リ５７６，５７８内の玉６０６，５９８の位置を
固定することにより軸５７４の位置を固定する。

ターボジエツト５００用の軸受の構造は第１図
ないし第１６図に例示したターボチヤージヤ２０
に使つた構造と同じである。従つて各玉軸受アセ
ンブリの構造及び作用はターボチヤージヤ２０に
ついて前記したのと同じである。又各軸受を潤滑
する部片として傾斜路６１４に接触する燈心材は
第１図ないし第１６図に例示し述べたターボチヤ
ージヤ２０について例示したのと同じである。

第２４図に例示したターボジエツト５００の運
転に当つては空気が管状の空気流入口にその入口
６２０から入り矢印６２２により示した空気径路
に追従する。この空気は、圧縮機ロータ５７０に
より圧縮されこれから矢印６２４により示した空
気径路に沿い半径方向に放出する。この圧縮空気
は燃焼室区域６２６内及び燃焼ライナ５３０内に
各口５３２，５３４を経て送込む。空気は、ノズ
ル５３６を経て燃焼ライナ５３０内に噴出した燃
焼と混合する。このようにして化学量論理混合気
が得られる。この混合気は燃焼ライナ５３０内で
点火器５４０により点火する。燃焼ライナ５３０
内には口５３４を経て冷却空気を送込み燃焼によ
る排出ガスをそのタービン流入区域５４４に入る
前に冷却する。これ等のガスはタービンロータ５
７２に連関しロータ５７２とこれに軸５７４によ
り取付けた圧縮機ロータ５７０とを駆動する。次
で燃焼ガスはノズル５１４を経て外気に放出しタ
ーボジエツト５００による推力を生ずる。

第２４図に例示したターボジエツト５００から
明らかなようにこの装置は寸法が密実で部品数が
極めて少ない。さらにタービン及び圧縮機のロー
タ軸が回転する軸受はタービンロータ５７２から
又燃焼ライナ５３０からロータ５７２に送出す極
めて熱い燃焼ガスから離れて位置させてある。

さらにこのような軸受構造が通常受ける極めて
高い温度により生ずる切実な問題は通常本発明で
述べた独得の軸受配置により全くなくなる。軸受
がタービンの駆動に使う燃焼ガスに伴う極めて高
い温度から免れこれ等の高い温度から圧縮機ロー
タと圧縮機後壁及びタービン後壁により実際上絶
縁もしてあるので本装置の有効な運転に対し限定
した潤滑で十分である。この場合軸受に対する一
定の潤滑流れの必要と共に回転軸により駆動しな
ければならないこのような潤滑を生ずるのに必要
な多くの部品とがなくなる。

第２５図はターボ送風機６５０を示す。ターボ
送風機６５０の構造は、１次空気流路のほかにバ
イパス空気流路を設け遠心圧縮機の上流側に軸流
段圧縮機を設けたことを除いて第２４図に例示し
たターボジエツト５００の構造とほぼ同じであ
る。

第２５図に示すようにターボ送風機６５０は、
流入ノズル６５２、主ハウジング６５４及び燃焼
室後壁６５６を備えている。燃焼室後壁６５６は
適当なボルト６５８により主ハウジング６５４に
取付けてある。タービン排出ノズル６６０はボル
ト６６２により燃焼室後壁６５６に取付けてあ
る。圧縮機後壁６６４及びタービン後壁６６６は
主ハウジング６５４内に位置させてある。そして
燃焼ライナ６６８は燃焼室６７０内に取付けられ
口６７２がタービン後壁６６６とタービン排出ノ
ズル６６０の横方向に延びる部分６７４との間に
開口している。燃焼ライナ６６８には複数個の口
６７６を形成してある。燃料噴射単位６７８は燃
焼室後壁６５６を貫いてライナ６６８内に納めて
ある。点火器６８０も又ライナ６６８内に納めら
れターボ送風機６５０の運転時に燃料空気混合気
に点火する。

固定の静止羽根６８２は主ハウジング６５４及
び圧縮機後壁６６４の間に適当なねじ部片により
取付けてある。軸受支持円筒体６８４は流入ノズ
ル６５２内に複数の支柱６８６により取付けてあ
る。又複数の静止羽根６８８は、なお詳しく後述
するように軸流段圧縮機と協働するように流入ノ
ズル６５２に取付けてある。

軸６９０は軸受支持円筒体６８４内に軸受アセ
ンブリ６９２，６９４により支えてある。各軸受
アセンブリ６９２，６９４は第２４図のターボジ
エツト５００と第１図ないし第１６図に例示した
ターボチヤージヤとについて述べたのと同じであ
る。流入ノズル６５２の内壁６９８と軸受支持円
筒体６８４との間に油室６９６を形成してある。
ｏ字環７０２，７０４を持つ適当な環７００は室
６９６の口内に位置し環７０６により保持してあ
る。各燈心材７０８，７１０は油室６９６を経て
連通しそれぞれ傾斜路７１２，７１４に油を送る
ことにより第１図ないし第１６図と第２４図との
各実施例について述べたように軸受６９２，６９
４を潤滑する。

遠心圧縮機ロータ７１６及びタービンロータ７
１８は軸６９０に取付けてある。第１図ないし第
１６図と第２４図との各実施例について述べたの
と同じタービン流入区域制御装置７２０を協働さ
せタービンロータ７１８への燃焼ガスの速度及び
角度を制御する。

バイパス流路７２２はバイパス内壁７２４及び
バイパス外壁７２６の間に形成してある。バイパ
ス外壁７２６はバイパス内壁７２４にこれ等両壁
間に位置させた複数枚の固定の静止羽根７２８に
より取付けてある。バイパス外壁７２６は、主ハ
ウジング６５４のまわりで円周方向に主に間隔を
隔てた複数の支柱７３０により主ハウジング６５
４から位置決めしてある。

軸流段圧縮機ロータ７３２は、保持環７３６に
ロータ７３２を衝合させる適当なナツト７３４に
より軸６９０に取付けてある。ロータ７３２は、
ボス７３８とこれから半径方向に延びる複数枚の
羽根７４０とを備えている。複数個の円筒形電機
子７４２は、ロータ７３２のボス７３８内に埋込
まれこれに隣接してバイパス壁７２６から支柱７
４６により取付けた固定の界磁巻線７４４と協働
し電流を生ずる。

第２５図に例示したターボ送風機６５０の作用
は、ターボ送風機６５０の入口に軸流段圧縮機ロ
ータ７３２で入る空気が矢印７４７で示すバイパ
ス流れと矢印７４８で示す１次流れとに分れるこ
とを除いて第２４図に例示したターボジエツト５
００の作用とほぼ同じである。バイパス空気は圧
縮されバイパスノズル７４９を経て放出されター
ボ送風機６５０から推力を生ずる。１次空気は矢
印７４８により示した径路に沿つて差向けられ、
燃焼ライナ６６８内の燃焼と混合しライナ６６８
内で点火する前に軸流段圧縮機ロータ７３２及び
遠心圧縮機ロータ７１６により圧縮する。点火し
たガスはタービン流入区域制御装置７２０を過ぎ
タービンロータ７１８に向つて流れタービンロー
タ７１８と共に軸流段圧縮機ロータ７３２及び遠
心圧縮機ロータ７１６とを駆動する。タービンロ
ータ７１８からの排ガスはタービン排出ノズル６
６０を経て放出されターボ送風機６５０に対し付
加的な推力を生ずる。

タービン流入区域制御装置７２０は第１図ない
し第１６図に例示したターボチヤージヤ２０と第
２４図のターボジエツト５００について例示し述
べたのと同じである。制御装置７２０は燃焼ライ
ナ６６８からタービンロータ７１８に向い差向け
る燃焼ガスの速度及び角度の両方を制御するよう
に作用する。ターボチヤージヤ２０に関し第６図
及び第７図について述べた監視装置がそれぞれ第
２４図及び第２５図のターボジエツト５００及び
ターボ送風機６５０に直接当てはまるのはもちろ
んである。すなわちタービン及び協働する圧縮機
の速度を監視し、タービンノズル流入区域をこの
速度に従つて又は所望に応じ他の機関パラメータ
に従つて変える。

軸流段圧縮機ロータ７３２の回転中に電機子７
４２は巻線７４４に対して回転し電気を生ずる。
この電気は所望に応じ種種の機関装置又は航空機
装置を作動しこの装置に対し極めて経済的及び密
実なエネルギーパツケージになる。

第２６図及び第２７図には第２４図に例示した
ターボジエツト５００の変型としてのターボジエ
ツト７５０を示してある。ターボジエツト７５０
は、主ハウジング７５４に接合した流入円筒体７
５２を備え主ハウジング７５４に複数本のボルト
７５８により後板７５６を取付けてある。タービ
ン排出ノズル７６０は適当なボルト７６２により
主ハウジング７５４の反対側の後板７５６の端部
に取付けてある。タービン排出ノズル７６０は、
排出円筒体７６４と主ハウジング７５４を接合す
るように形成した横方向に延びる部分７６６とを
備えている。

軸受支持円筒体７６８は複数の固定の静止羽根
７７０により流入円筒体７５２から支えてある。
軸７７２は軸受アセンブリ７７４，７７６により
円筒体７６８内に支えてある。各軸受アセンブリ
７７４，７７６は第２４図の実施例について例示
した軸受５７６，５７８に構造及び作用が同じで
ある。タービンロータ７７８は軸７７２に一体に
形成してある。そして圧縮機ロータ７８０はター
ビンロータ７７８と各軸受７７４，７７６との間
で軸７７２に取付けてある。

圧縮機後壁７８２及びタービン後壁７８４は主
ハウジング７５４内に取付けてある。複数の静止
羽根７８６は主ハウジング７５４及び圧縮機後壁
７８２の間にねじ部片７８８により取付けてあ
る。適当な点火器７８９はタービンノズル７６０
の横方向に延びる部分７６６内で部分７６６及び
タービン後壁７８４間に形成した室内に取付けて
ある。

それぞれ横方向に延びる部分７６６及びタービ
ン後壁７８４内で各トラニオン７９４，７９６で
回動するように支えた可動羽根７９２を備えたタ
ービンノズル流入区域制御装置７９０を設けてあ
る。タービンノズル流入区域制御装置７９０は第
１図ないし第１６図のターボチヤージヤ２０と第
２４図のターボジエツト５００との構造について
述べ例示したのと同じである。タービン後壁７８
４内にラビリンス密封部片８００を形成しタービ
ン区域及び圧縮機区域間を有効に密封する。圧縮
機ロータ７８０は、軸７７２の段８０４に対しロ
ータ７８０を衝合させるナツト８０２より軸７７
２に取付けてある。

軸流圧縮機８０６は軸７７２と一緒に回転し静
止羽根７７０と協働して流入円筒体７５２により
形成した圧縮機入口８０８内に差向ける空気を圧
縮する。第２６図及び第２７図に例示した実施例
では軸７７２に軸線方向の穴８１２を形成してあ
る。燃料供給管８１４は穴８１２に連結され軸線
方向の穴８１２内に燃料供給を行う。燃料供給管
８１４と穴８１２の表面との間に適当な密封部片
８１６を位置させ供給管８１４及び軸７７２の連
結部における燃料の損失を防ぐようにしてある。

軸７７２を貫いて複数個の半径方向の口８１８
を形成し穴８１２と圧縮機ロータ７８０に形成し
た環状みぞ８２０との間を連通させる。複数個の
半径方向の口８２２はみぞ８２０から圧縮機ロー
タ７８０を経て連通する。ｏ字環８２６，８２８
のような適当な密封部片はロータ７８０内の環状
みぞ内に取付けられロータ７８０及び軸７７２の
間の連結部における燃料の漏れを防ぐ。

第２６図及び第２７図に例示したターボジエツ
ト７５０の運転時には燃料を軸７７２の穴８１２
に燃料供給管８１４を経て供給する。穴８１２と
矢印８１０（第２６図）により示した空気流路と
の間に、口８１８、みぞ８２０及び口８２２を経
て燃料供給路を形成してある。この燃料流路は矢
印８３８により示してある。圧縮機ロータ７８０
を回転すると、燃料は遠心力により穴８１２から
この燃料流路を経て矢印８１０により示した空気
径路内に運ばれる。これと同時に空気は、軸流段
圧縮機８０６により流入口８０８内に吸込まれ圧
縮状態で空気径路に沿つて送出される。この空気
は遠心圧縮機ロータ７８０によりさらに圧縮され
ロータ７８０の下流側で燃料と混合する。燃料
は、口８２２から圧縮機ロータ７８０を経て放出
される際にこの燃料に対する圧縮機ロータ羽根の
作用によつて高度に霧化する。この霧化した燃料
は、ターボジエツト７５０内に送込まれる圧縮空
気と混合すると空気径路に沿つて差向けられター
ビンロータ７７８の上流側で点火器８３６により
点火する。燃焼から生ずる排気はタービンロータ
７７８の羽根を過ぎロータを普通の方式で駆動す
る。これ等の排気は次でノズル７６０を経て放出
されターボジエツト７５０から推力を生ずる。燃
焼温度はこの燃焼方式では著しく高くなりこの一
層高い温度に耐えることのできる材料が必要であ
るのはもちろんである。

第２５図及び第２６図の装置では普通のターボ
ジエツトに従来必要であつた部品の多くが不要に
なる。第２５図及び第２６図に例示した独得の燃
料供給方式により燃料ポンプと協働する全部のハ
ードウエアとが不要になる。普通の燃料ポンプの
代りに、圧縮機ロータ軸の穴と圧縮機ロータ自体
の各口とを径てこのロータにより圧縮した空気流
中に燃料を噴射することにより霧化状態で燃料を
自動的に放出する燃料装置を使つてある。第２５
図及び第２６図の装置は、軸流段圧縮機を半径流
圧縮機すなわち遠心圧縮機の上流側に加えた２段
圧縮構造を持つ。この構造により、遠心圧縮機の
側とは反対の軸受の側に軸流段圧縮機を設けるこ
とにより装置に付加的なつりあいが得られる。

さらにこの構造では軸受を、タービンロータの
すぐ上流側でタービンロータ及び燃焼室から離れ
て軸受を位置させる。この構造により軸受をこの
装置のこの区域の受ける極めて高い温度を絶縁す
る。従つて油装置の必要がない。さらに本装置は
極めて小さいターボジエツト又はターボ送風機に
適している。

第２８図は第２７図に例示したターボジエツト
７５０の変型によるターボ送風機９００を示す。
ターボ送風機９００の構造は、バイパス空気流路
を１次空気流路のほかに設けたことを除いて第２
７図に例示したターボジエツト７５０とほぼ同じ
である。ターボ送風機９００は、本体９０４に接
合した流入円筒体９０２とボルト９０８により主
ハウジング９０４に取付けた後壁９０６とを備え
ている。タービン排出ノズル９１０はボルト９１
２により後壁９０６から支えられノズル９１０の
横方向に延びる部分９１３が主ハウジング９０４
に連関している。軸受支持円筒体９１４は複数の
支柱９１６により流入円筒体９０２から支えてあ
る。圧縮機後壁９１８及びタービン後壁９２０は
主ハウジング９０４内に支えてある。第２６図の
ターボジエツト７５０の制御装置７９０について
述べたのと同じタービン流入区域制御装置９２１
を設けてある。軸９２２は各軸受アセンブリ９２
３，９２４により軸受支持円筒体９１４内に回転
するように支えてある。各軸受アセンブリ９２
３，９２４は第２６図に例示し述べたターボジエ
ツト７５０について述べた軸受と同じである。タ
ービンロータ９２６は軸９２２の一端部に取付け
てある。又圧縮機ロータ９２８はタービンロータ
９２６と各軸受アセンブリ９２３，９２４との間
に取付けてある。

第２８図に例示した実施例では軸流圧縮機ロー
タ９３０は、軸９２２の端部に取付けられ、流入
円筒体９０２内の１次流路と２次流れ外壁９３２
及び２次流れ内壁９３４間に形成した２次流路と
に沿つて空気を差向ける。２次流れ外壁９３２は
内壁９３４から複数の静止羽根９３６により支え
てある。２次流路を経て矢印９３８により示すよ
うに差向ける空気は、圧縮機ロータ９２８及び静
止羽根９３６の作用により圧縮され排出ノズル９
４０を経て排出されターボジエツトからの推力を
生ずる。１次流路に沿い矢印９４２に示すように
差向ける空気はロータ９２８により圧縮され、第
２６図の実施例について述べたのと同じようにし
て空気流中に供給する燃料と混合し点火器９４６
により点火する。燃焼ガスはタービン流入区域制
御装置９２１を経て差向けられタービンロータ９
２６及び圧縮機ロータ９３０，９２８を駆動す
る。タービンロータ９２６を過ぎタービン排出ノ
ズル９１０を経て排出する空気はこのターボフア
ンからさらに推力を生ずる。

第２９図は前記の各図面に例示した装置の別の
実施例を示す。この実施例では発電機９７０を圧
縮機流入ノズル内に取付けてある。第２９図に示
すように発電機９７０は圧縮機及びタービン９７
４の端部に取付けた電機子９７２を備えている。
第２９図に示すように軸９７４は、第１図ないし
第１６図のターボチヤージヤと第２４図ないし第
２８図のターボジエツト及びターボ送風機とにつ
いて示した軸受と同じ軸受９７６及び第２の軸受
（図示してない）により支えてある。界磁巻線９
７８は軸受支持ハウジング９８０内に取付けてあ
る。ハウジング９８０はターボチヤージヤとター
ボジエツト及びターボ送風機との各実施例につい
て前記したのと同じようにして翼９８４により圧
縮機流入ノズル９８２内に同心に取付けてある。
キヤツプ９８６は軸受支持ハウジング９８０の端
部に取付けてある。

発電機９７０の作動時には、電機子９７２は界
磁巻線９７８内で軸９７４と共に回転しよく知ら
れているようにして電流を生ずる。このようにし
て生ずる電流は、導線（図示してない）により界
磁巻線９７８から装置内の電力を必要とする任意
の位置に差向けられる。すなわちターボチヤージ
ヤに本発明を使う場合には、発電機は自動車の任
意の部品又は電力を必要とするその他の装置に電
流を供給するのに使う。第２９図に述べた構造を
第２４図ないし第２８図のターボジエツトに応用
する場合には電力を必要とする誘導装置又はその
他の部品に電気エネルギーを使うことができる。

すなわち第２９図に述べた構造により圧縮機及
びタービンの軸の回転により直接駆動する極めて
簡単な発電機が得られる。さらにこの発電機の場
所により極めて密実な装置が得られ重量が軽く電
力を誘導する装置の作動の妨げにならない。

本発明の好適とする実施例を添付図面に基づい
て詳細に説明したが、本発明の精神から逸脱しな
いで多くの変化変型を行い各部品及び各要素を交
換できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明羽根制御装置を備えたターボチ
ヤージヤの斜視図、第２図は第１図の２−２線に
沿う竪断面図、第３図は第１図の圧縮機及びター
ビン軸を支える軸受装置の拡大図、第４図は簡単
にするため圧縮機の後壁を取除いて示す第２図の
４−４線に沿う拡大断面図、第５図は第２図の矢
印方向に見た５−５線に沿う一部切開端面図、第
５Ａ図は、本発明羽根制御装置の要部を示すため
の、第５図の矢印方向に見た５Ａ−５Ａ線に沿う
切断図、第６図はタービン入口羽根の別の制御法
を採用した第１図のターボチヤージヤの一部切開
端面図、第６Ａ図は第６図の制御装置を説明する
ためのブロツク構成図、第７図は第６図の７−７
線に沿う竪断面図、第８図はタービンロータ・圧
縮機−タービン軸・圧縮機後壁及びタービン後
壁・圧縮機ブツシング・圧縮機ロータ及び保持ス
リーブを示す展開斜視図、第９図は第２図の９−
９線に沿う断面図、第１０図は第１図のターボチ
ヤージヤにおける保持スリーブ及び圧縮機ロータ
間のばねの使用を示す図、第１１図は圧縮機用ハ
ウジングの２個の構成部材の展開斜視図でこの構
成部材を作るために使用された型からハウジング
を分離して示す図、第１２図は第１図のターボチ
ヤージヤの入口をのぞいて示す前面図、第１３図
は第１２図の１３−１３線に沿う断面図、第１４
図は第１２図の１４−１４線に沿う断面図、第１
５図は第１２図の１５−１５線に沿う断面図、第
１６図は前部デイフユーザ壁をターボチヤージヤ
の特性を変えるために変型した図、第１７図は従
来のターボチヤージヤ用の圧縮機性能説明図、第
１８図は第１図ないし第１６図に示したターボチ
ヤージヤ用の圧縮機性能説明図、第１９図は第１
ないし第１６図のターボチヤージヤの変型実施例
における竪断面図、第２０図は第１ないし第１６
図のターボチヤージヤをＶ型機関に取付けて示す
竪断面図、第２１図は第２０図の頂部平面図、第
２２図は第１ないし第１６図のターボチヤージヤ
をインライン機関に取付けて示す竪断面図、第２
３図は第２２図の頂部平面図、第２４図は第１図
のターボチヤージヤの変換によるターボジエツト
の上半分の竪断面図、第２５図は第１図のターボ
チヤージヤの変換によるターボフアンの竪断面
図、第２６図は第２４図に示すターボジエツトの
変型実施例の上半分の竪断面図、第２７図は第２
６図の２７−２７線に沿う断面図、第２８図は第
１図のターボチヤージヤの変換によるターボフア
ンの上半分を示す竪断面図、第２９図は第１ない
し第１６図に示すターボチヤージヤに適用した発
電機で第２４ないし第２９図に示すターボジエツ
ト及びターボフアンにも適用することのできる発
電機の竪断面図である。 ２０……ターボチヤージヤ、２３４……羽根、
８６……軸、２６５……第１のシリンダ、２６６
……第２のシリンダ、２６８……第１のピスト
ン、２７０……第２のピストン、２７６……第１
の圧縮ばね手段、２７８……第２の圧縮ばね手
段、８９……第１のはき出し手段、８８Ａ，８８
Ｂ……第２のはき出し手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンと、圧縮機と、前記タービンへの入
   口ノズル面積を変化させるための制御される羽根
   とを備えたターボチヤージヤに使用する、羽根を
   制御する制御装置において、 (イ) 第１のシリンダと、この第１のシリンダの横
   断面積より小さい横断面積を持つ第２のシリン
   ダとを形成するハウジングと、 (ロ) 前記第１のシリンダ内で滑動自在な第１のピ
   ストンと、 (ハ) 前記第２のシリンダ内で滑動自在な第２のピ
   ストンと、 (ニ) 前記第２のピストンに取付けられ、前記第１
   のピストンを通過して一方向に滑動自在な軸で
   あつて、この軸の軸線方向移動によつて前記タ
   ービンへの入口ノズル面積が制御されるよう
   に、前記羽根に連結された軸と (ホ) この軸と前記第１のピストンとを、前記第２
   のピストンの方へ向つてかたよらせる第１の圧
   縮ばね手段と、 (ヘ) 前記第１のピストンと前記第２のピストンと
   の間に配置され、前記第１の圧縮ばね手段より
   も大きい圧縮ばね力を持つ第２の圧縮ばね手段
   と、 (ト) 前記第１のピストンと前記第２のピストンと
   の間のシリンダ空間に第１の圧力をはき出し
   て、この第１の圧力を前記第１のピストンと前
   記第２のピストンとの向かい合う面に加えるた
   めの第１のはき出し手段と、 (チ) 前記第１及び第２のピストンの向かい合う面
   とは反対側の前記第１のピストンと前記第２の
   ピストンとの面に第２の圧力を伝達するための
   第２のはき出し手段と、 を備えた制御装置。