JPH0714018Y2 - ターボヒータ - Google Patents

ターボヒータ

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JPH0714018Y2
JPH0714018Y2 JP1988112148U JP11214888U JPH0714018Y2 JP H0714018 Y2 JPH0714018 Y2 JP H0714018Y2 JP 1988112148 U JP1988112148 U JP 1988112148U JP 11214888 U JP11214888 U JP 11214888U JP H0714018 Y2 JPH0714018 Y2 JP H0714018Y2
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JP
Japan
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blower
air
housing
turbine
compressor
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JP1988112148U
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JPH0233121U (ja
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浩市 秋田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はターボヒータに係り、更に詳しくは、ターボヒ
ータの翼車とハウジングとの間隙に改良を施したターボ
ヒータに関する。
〔従来の技術〕
従来のターボヒータは、ターボチャージャのコンプレッ
サにより、圧力と温度とを高めた圧縮空気を一部車室内
暖房用として用いたものがあり、この場合は、車室内へ
吹出される空気の圧力を適正に減圧する装置を必要とす
る。
実開昭58−25709号公報においては、排気ターボ圧縮機
により、暖房の温風を取り入れるようにしたものが提案
され、これにおいてはコンプレッサの前後のダクトに車
室内の温度調節レバーによりコントロールされる圧力比
設定バルブを設け、さらに、コンプレッサの後方下流の
圧力比設定バルブと車室内の吹出し口までの間のダクト
に一定圧力コントロールバルブと風量設定バルブとを設
けた自動車用暖房装置が開示されている。
また、排気タービンとこれにより駆動されるコンプレッ
サとより成る組合せにおいては、タービン側についてみ
ると、タービンに入るガス温度は800℃にもなるために
タービンブレードの熱変形などを考慮して、タービンブ
レードとタービンハウジングとの間隙は、コンプレッサ
側のインペラとコンプレッサハウジングとの間隙よりも
大きくとっている。
また、コンプレッサ側については、コンプレッサ側の圧
力上昇を図るためにはインペラとコンプレッサハウジン
グとの間隙を狭くしてコンプレッサ効率を上げることが
必要で、このために、干渉を起さぬ程度の最小限の間隙
をインペラとコンプレッサハウジングとの間に設けてい
る。
〔考案が解決しようとする課題〕
コンプレッサより出た圧縮空気を車室内暖房用として用
いる場合には、そのままでは圧力が高過ぎて流速が早く
なり、空気が突風となって車室内に吹き出されて、暖房
用としては不適当となる。このために、前述の通り、車
室に入る前に圧力をコントロールして、折角高めた空気
の圧力をヒータ用としては減圧して車室内に吹き出させ
ることが必要となり、エネルギの損失をもたらし、さら
に圧力や風量の調節弁等の余分な装置が必要となる。
また、排気タービンとコンプレッサとの組合せに於て
は、前述の通り、排気タービン側の翼とハウジングとの
間隙は、コンプレッサ側の翼とハウジングとの間隙より
も大きくとってあり、しかもコンプレッサ側はコンプレ
ッサ効率を上げるために翼とハウジングとの間隙はでき
るだけ狭くしているために、タービン軸の軸受の摩擦や
タービン軸の振動が起った場合には、先づコンプレッサ
側の翼とハウジングとの干渉が起る傾向がある。
上記の問題点は排気タービンとブロワとの組合せである
ターボヒータについても共通の問題として取り上げるこ
とができる。ただ異る点は、ブロワの場合の吐出圧力は
コンプレッサの場合の吐出圧力より低いために、ブロワ
側の翼とハウジングとの間隙は、コンプレッサ側程狭く
しない点であるが、従来の構造のままではブロワよりの
吐出空気をそのまゝ車室内に導入するには不適当で、そ
の前に圧力調整弁等の付加装置が必要である。
また、ターボヒータにおいては、車室内にオイルの蒸気
が侵入しないように、オイル洩れ対策として大気室が設
けてあり、このために、ブロワ側の軸受からブロワ翼車
までのオーバハングがターボチャージャの場合のそれよ
りも増加している。このために、ブロワ翼とブロワハウ
ジングとの間隙が狭いと従来のターボチャージャの場合
よりも更にブロワ側の翼とハウジングとの干渉を起す度
合が増すことになる。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するために、本考案においては、排気
タービンとこれにより駆動されるブロワとよりなるター
ボヒータにおいて、 ブロワ翼とブロワハウジングとの間隙をタービン翼とタ
ービンハウジングとの間隙よりも大きくしたことを特徴
とするターボヒータを提供する。
〔作用〕
ターボヒータに供給された空気は、ターボヒータ内を通
過する間に排気タービン等よりの熱を受けて温度が上
り、更にブロワを通過することにより圧縮されて昇温さ
れ、通風通路を経て車室内に送り込まれる。この際、ブ
ロワ翼とブロワハウジングとの間隙が、本考案において
はタービン翼とタービンハウジングとの間隙よりも大き
くしてあるため、ブロワの出口圧力は低減する。このた
めに、ターボヒータより吐出されて車室内に暖房用空気
を供給する際に、減圧装置は不要となり、空気は減圧さ
れることなく、そのまゝ車室内に供給される。
〔実施例〕
実施例について図面を参照して説明する。
第4図において、1は機関本体、2は吸気通路、3は排
気通路、4はターボヒータを夫々示し、吸気通路2の入
口部にはエアクリーナ5が取付けられる。ターボヒータ
4はターボチャージャとは別個に独立した専用のターボ
ヒータで、回転軸6を介して互いに連結された排気ター
ビン7とブロワ8からなる。排気通路3内には制御弁V
が配置され、排気通路3には制御弁V上流の排気通路3
と制御弁V下流の排気通路3とを連結するバイパス通路
9が連結される。このバイパス通路9内にはターボヒー
タ4の排気タービン7が配置され、排気タービン7はバ
イパス通路9内を流れる排気ガスによって回転駆動せし
められる。一方、ターボヒータ4のブロワ8の空気吸込
口10は排気通路3を包囲するように配置された副吸気通
路11を介してエアクリーナ5に連結され、ブロワ8の吐
出通路12は温風通路13を介して車室14内に連結される。
この温風通路13内には制御弁Wが配置される。このター
ボヒータ4は一般的に使用されている機関への過給用の
ターボチャージャと比較してかなり小型であり、機関ア
イドリング運転時或いは機関低速運転時に最も効率よく
作動するように設定されている。また、このターボヒー
タ4は過給よりもむしろ空気温度を上昇させることを目
的としており、従って一般的な機関の過給用ターボチャ
ージャよりもコンプレッサ効率の低いものを使用してい
る。従ってこのブロワ8から吐出される空気の圧力上昇
はさほど大きくなく、温度上昇がかなり大きくなる。
制御弁Vが閉弁せしめられたときには制御弁Wは開弁せ
しめられる。制御弁Vは閉弁すると全ての排気ガスがバ
イパス通路9内に送りこまれるので排気タービン7が回
転せしめられる。このときブロワ8から吐出された高温
の空気は温風通路13を介して車室14内に送り込まれ、斯
くして車室14内の暖房が行なわれる。一方、制御弁Vが
全開せしめられると制御弁Wは閉鎖せしめられる。制御
弁Vが全開すると排気ガスがもはやバイパス通路9内に
送り込まれず、しかもブロワ8の吐出通路12は制御弁W
によって閉塞されるためにターボヒータ4は完全に停止
せしめられる。
次に第1図に第4図に示すターボヒータ4の断面図を示
す。
第1図において排気タービン7の排気タービンハウジン
グ20とブロワ8のブロワハウジング21はセンタハウジン
グ22を介して互いに結合せしめられる。回転軸6はセン
タハウジング22内において一対のフローティングラジア
ル軸受23(ブロワ側軸受23b、タービン側軸受23t)とス
ラスト軸受24により支承されており、これら軸受23,24
へ潤滑油を供給するための潤滑油供給路25がセンタハウ
ジング22内に形成される。また、潤滑油がブロワより車
室内に漏れないようにするために大気に開放する大気室
33が設けてあり、このために、ブロワ側の軸受23bより
ブロワ翼車27までのオーバハングLが、長くなってい
る。回転軸6の両端部には夫々排気タービン7のタービ
ン翼車26とブロワ8のブロワ翼車27とが取付けられそれ
ぞれタービン翼26aとブロワ翼27aとを有している。
第1図に示されるように互いに結合された排気タービン
ハウジング20、ブロワハウジング21およびセンタハウジ
ング22はカップ状をなす断熱ケーシング28内に嵌着固定
される。ブロワ8の空気吸込口10は断熱ケーシング28の
端部壁28cの近傍において断熱ケーシング28内に開口し
ており、この端部壁28cと反対側において断熱ケーシン
グ28と排気タービンハウジング20との間には断熱ケーシ
ング28内に空気Aを導入するための空気導入口31が形成
される。この空気導入口31は第4図において副吸気通路
11に接続されている。ブロワ8の吐出通路12は、ブロワ
8のディフューザ部出口35から回転軸6の軸線X−Xと
平行をなすように延設される。ディフューザ部出口35
は、ブロワ翼車27の最大径部に対応するディフューザ36
の開口である。従ってブロワ8の空気吸込口10から吸込
まれる空気の流れA1と、ブロワ8の吐出通路12から吐出
される空気の流れA2とは180度をなし、正反対方向とな
っている。ブロワ8の吐出通路12は第4図に示されるよ
うに温風通路13に接続されている。断熱ケーシング28と
排気タービンハウジング20、ブロワハウジング21、セン
タハウジング22間には空気導入口31からブロワ8の空気
吸込口10まで延びる空気流通路32が形成される。従って
排気タービン7およびブロワ8が回転すると第1図にお
いて矢印で示すように空気が空気導入口31から空気流通
路32を通って空気吸込口10内に流入し、次いでブロワ8
により昇温された空気がディフューザ部出口35を介して
吐出通路12から吐出されて温風通路13(第4図)に送り
込まれる。
空気は空気流通路32内を流れる間に高温の排気タービン
ハウジング20、ブロワハウジング21、センタハウジング
22と接触して加熱され、加熱された空気が更にブロワ8
により昇温されるために高温の空気を車室14内に供給す
ることができる。
また、空気流通路32内を流れる空気によって潤滑油供給
路25内の潤滑油を冷却できるばかりでなく、排気タービ
ン7およびブロワ8から発生する騒音が断熱ケーシング
28によって遮蔽されることになる。
第1図に示すターボヒータ4のブロワ翼車27とタービン
翼車24と回転軸6についての部分拡大断面図を第2図に
示す。図に示すブロワ翼27aとブロワハウジング21との
間隙CBとタービン翼26aと排気タービンハウジング20と
の間隙CTとの間には CB>CT の関係が成立するように構成されている。
間隙CBとCTとの間に上記の関係を成立させることによ
り、例えタービン側で翼干渉が起ることがあっても、ブ
ロワ側では翼干渉は起ることはない。ただし、ブロワ翼
27aとブロワハウジング21との間隙CBは従来のコンプレ
ッサとコンプレッサハウジングとの間の間隙CCよりも遥
かに大きいためにブロワの圧縮仕事はコンプレッサの圧
縮仕事よりも遥かに小さくなり、コンプレッサ効率η
に対応するブロワ効率ηは低下し、従って、ブロワに
よる空気の圧力上昇はさほど大きくないが、温度上昇が
かなり大きくなる。
ターボヒータの効率ηTHは次式で表わされる。
ここに、Ltad…タービンへの入力エネルギ Lt …タービンの出力エネルギ Lb …ブロワの入力エネルギ η …タービン効率 η …機械効率 上記の通り、ターボヒータの効率に対しては、ブロワ効
率ηは無関係であるために、ブロワ効率が低下しても
ターボヒータの効率は低下しない。これに対し、ターボ
チャージャの場合はターボチャージャの効率ηTCは ηTC=η・η・η となり、コンプレッサ効率ηが影響を及ぼしている。
上記のようにブロワ側の間隙CBが大きくなり、ブロワ効
率ηが低下するので送風の圧力が低下し、車室内に吐
出する前に特別な減圧装置を備える必要がなくなる。
また、この間隙CBが大きくなるので、ブロワ側の組付け
精度も落すことが可能となる。第3図にブロワの横断面
の説明図を示すが、これに示すように、間隙CBが例えば
CB1,CB2,CB3と場所により寸法に多少の相違があって
も、従来のターボ過給機で要求されたようなコンプレッ
サ側の隙間CCに対して高い精度で(CC1),(CC2),
(CC3)の同一性が要求されるようなことはない。ター
ボ過給機として用いる場合には、コンプレッサの出口圧
が一様でなければならないが、ブロワの場合はその必要
はなく、したがって組付け精度を気にすることはなく、
組付け作業が容易となる。
また、ターボヒータにおいては、前述の通り、大気室33
が設けられているために、ブロワ側軸受23bよりブロワ
翼車27までのオーバハングLがターボチャージに比し長
くなり、このために軸受が磨耗するとブロワ翼27aのブ
ロワ側の振れが従来のターボチャージャの場合よりも大
きくなる。しかし、上述の通り、ブロワ側の間隙CBは大
きくしてあるのでそのために、ブロワ翼27aとブロワハ
ウジング21とが干渉を起すようなことはない。
〔考案の効果〕
本考案により、ブロワ翼とブロワハウジングの間隙を広
くすることにより、次の効果を奏する。
(1)ブロワの出口圧力が減少するので、車室内に暖房
用空気を供給する前の減圧装置が不要となり、装置が簡
単になる。
(2)ブロワ側の組付精度を落とすことができ、組付け
の簡略化が図られ、作業が容易となる。
(3)ブロワ側の設計の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案によるターボヒータの縦断面図、第2図
は第1図の要部拡大断面図、第3図は、第1図のブロウ
部分の横断面説明図、第4図はターボヒータシステムに
係わる車輌用暖房装置の全体図を示す。 4……ターボヒータ、7……排気タービン、8……ブロ
ワ、20……タービンハウジング、21……ブロワハウジン
グ、26……タービン翼車、26a……タービン翼、27……
ブロワ翼車、27a……ブロワ翼、CB……ブロワ翼とブロ
ワハウジングとの間隙、CT……タービン翼とタービンハ
ウジングとの間隙。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気タービンとこれにより駆動されるブロ
    ワとよりなるターボヒータにおいて、ブロワ翼とブロワ
    ハウジングとの間隙を、タービン翼とタービンハウジン
    グとの間隙よりも大きくしたことを特徴とするターボヒ
    ータ。
JP1988112148U 1988-08-29 1988-08-29 ターボヒータ Expired - Lifetime JPH0714018Y2 (ja)

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JP1988112148U JPH0714018Y2 (ja) 1988-08-29 1988-08-29 ターボヒータ

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JPH0233121U JPH0233121U (ja) 1990-03-01
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