JPS643786Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は過給機を有する内燃機装置に関する。

本考案は昭和48年６月19日に発行されたミラー
の米国特許第3740170号に関係を有しこの米国特
許の発明の改良である。

過給機は燃焼空気を内燃機で使用する前に圧縮
するためにしばしば内燃機と結合して使用され
る。典型的なものは内燃機から排出された排気ガ
スが過給機に送給され燃焼空気を圧縮するための
動力とされる。その結果過給機のハウジングは排
気ガスの高温にされされるので熱の悪影響に起因
して早期の故障の生ずるのを防ぐため軸承等を冷
却する装置を設ける必要がある。

前記ミラーの特許には軸承の潤滑と冷却の二重
の目的で軸承に潤滑油を供給するような構造をも
つたものが示されている。ミラーの方法は多くの
設備において所期の目的を十分に満足している。
しかしながら油ポンプが内燃機で駆動される場合
および過給機が高温の排気システム温度のために
過度に高温で運転されているか火焔遮断や騒音防
止のためにカバー内に置かれている場合には、そ
れにもかかわらず軸承の早期の故障やタービン端
の油密封部材の故障やハウジング内における油の
粘結が生ずる。

特に、一度内燃機を停止させた時には、潤滑油
はもはや軸承に供給されず、軸承は冷却されなく
なる。同時に排気ガスの熱がタービン区域内に残
溜し、この熱は過給機がカバーで包囲さているた
めに過給機の周囲に簡単に逃げることはできな
い。過給機のタービン区域内の温度は内燃機の運
転中は排気ガスの入口附近、即ちタービン羽根車
の外周部分が最も高温であるのに対し、内燃機が
停止するとタービン区域内に滞溜する排気ガスの
熱は金属製のタービン羽根車に伝わり更にタービ
ン羽根車を固定した回転軸に伝わるためこれ等の
部分が集中的に高温になる。従つて運転停止後に
タービン区域内に滞溜する熱は回転軸を通して又
タービン羽根車に隣接するハウジングの壁を通し
て軸承および密封部材に伝達されてこれ等の部材
を過熱し又ハウジング内と軸承表面に残溜する潤
滑油を粘結せしめ密封部材と軸承の望ましからざ
る早期の損傷を引き起す。

この問題を解決するために過給機に対する冷却
システムを設け、内燃機が停止した後該過給機を
冷却するようになすことが提案されている。昭和
49年８月６日に発行されたラストの米国特許第
3827236号にはこのようなシステムにおいて補助
ポンプが過給機内の温度感応スイツチによつて制
御されるようになつたシステムが記載されてい
る。このシステムにおいては内燃機が停止した
後、および温度が軸承を破損させるほどに高くな
つた時に、補助ポンプは電動機によつて駆動さ
れ、安全温度に達するまで冷却剤を送給するよう
になつている。このラストのシステムはその目的
に対しては好適に作動するが、スイツチ、ポンプ
等の形で追加的な装備を必要とし、かつ内燃機が
作動していない時には電池を浪費する。

本考案の主たる目的は新規な改良過給機を供す
ることである。特に本考案の目的は過給機におい
て、内燃機が停止した時に軸承および密封部材の
近くのハウジングを冷却する装置を有し、該装置
はその構造が安価であり、かつ内燃機の停止時に
おいて、この装置を作動させるための動力源を必
要としないような過給機を供することである。

本考案の１実施例によれば、前記目的はタービ
ン室および圧縮機室を有するハウジングを備えた
過給機構造によつて達成される。前記ハウジング
内に設けられた軸は前記室の間および該室の中に
延び、かつこれら室に近接して前記ハウジング内
に軸承および密封部材が配設され、前記軸を軸支
すると共に該軸と密封的に係合するようになつて
いる。前記圧縮機室内においては前記軸の上に圧
縮機羽根車が装架され、かつタービン室内におい
ては該軸の上にタービン羽根車が装架されてい
る。前記圧縮機室に対しては空気の入口および出
口が設けられ、前記タービン室には排気の入口お
よび出口が設けられている。前記ハウジング内に
はタービン羽根車とこれに隣接する軸承との間
に、前記タービン羽根車と隣接する軸承とに熱伝
導関係を有するように冷却剤通路が配置され、該
通路は内燃機冷却剤を冷却する熱交換器または類
似のものに連結されるようになつた上方出口と内
燃機冷却システムから液体冷却剤を受入れるよう
になつた下方入口とを有している。ここでタービ
ン羽根車とこれに隣接する軸承とは互に直角をな
しているから両者の間に熱伝導関係を有するよう
に冷却剤通路を配置するとはタービン羽根車の軸
線を含む断面でみてタービン羽根車の外周縁後端
とタービン羽根車に隣接する軸承の圧縮機側の端
部を結ぶ線を斜辺とする直角三角形の領域内に冷
却剤通路の少なくとも一部が存在するように冷却
剤通路を配置することを意味し、このように配置
することを本明細書中では「挿置」と呼ぶことに
する。

本考案の他の目的および利点は添付図面によつ
て次に説明する実施例により明らかとなるであろ
う。

本考案による過給内燃機装置の１実施例は第１
図に線図的に示されている。この内燃機装置は冷
却剤の閉ループを形成しかつ熱交換器１０を有し
ている。しかしながら本考案の過給機は通気冷却
剤システムに対しても有利に使用することができ
る。典型的には熱交換器１０は普通構造の取外し
自在圧力密封キヤツプ１２を有している。普通の
態様で熱交換器１０によつて冷却された冷却剤は
ポンプ１４によりエンジン１６に送給され、該エ
ンジンを冷却する。エンジンは運転時にその排気
を過給機１８に送給する。この過給機は典型的に
は閉鎖カバー２０内に収容されており、該カバー
は火焔遮断および騒音減少のために利用される。
エンジン１６は過給機１８から圧縮空気を受入れ
る。吸込空気を過給機に導きかつ使用した排気ガ
スを過給機から排出するために適当な装置が設け
られている。

導管２２はエンジン１６の冷却システムから後
述の如き態様で過給機１８に延び、かつ導管２４
は過給機１８から熱交換器１０または他の適当な
エンジン冷却室に延び、高温になつた冷却剤を熱
交換器に循環させるようになつている。さらに過
給機自体内の軸承を潤滑するために該過給機に対
してエンジンの潤滑剤を出入させるための装置
（図示せず）が設けられている。

次に第２図および第３図によつて過給器１８の
詳細を説明する。過給機１８は全体が３０によつ
て表わされたハウジングを備え、該ハウジングは
その相対する端部にタービン室３２および圧縮機
室３４を有している。これらの室３２，３４はジ
ヤーナルハウジング３６によつて分離されてい
る。軸３８がジヤーナルハウジング３６内の孔４
０を通つて室３２，３４内に延びている。前記軸
は室３２内においては普通構造のタービン羽根車
４２を装架し、圧縮機室３４内においては同様に
圧縮機羽根車４４を担持している。

タービン室３２は普通の態様でエンジン１６に
連結された排気ガス入口４６を有し、排気ガスは
この入口から流入してタービン羽根車４２に衝突
し、該羽根車および軸３８を駆動する。使用済み
の排気ガスは出口４８を通つて室３２から排出さ
れる。

圧縮機室３４は入口５０を有し、燃焼空気はこ
の入口を通つて室３４内に流入し、軸３８によつ
て駆動される羽根車４４によつて圧縮される。室
３４は普通の態様でエンジンに連結された出口５
１を有し、圧縮された燃焼空気をエンジンに送給
するようになつている。

ジヤーナルハウジング３６はその相対する端部
において孔４０の中に軸承５２，５３を有し、軸
承５２は圧縮機羽根車４４に隣接し、かつ軸承５
３はタービン羽根車４２に隣接している。密封部
材５４，５５はそれぞれ羽根車４４，４２に近接
して軸３８と係合し、ジヤーナルハウジングにガ
スが流入しかつ該ハウジングから潤滑剤が流出す
るのを阻止するようになつている。前記ジヤーナ
ルハウジング３６はエンジン１６の油ポンプから
潤滑剤である油を導入するための油入口５６と、
エンジン１６に油を復帰させるための油出口５８
とを有している。通路６０は前記油入口５６から
軸承５３に延び、該軸承に潤滑剤を配送するよう
になつている。軸承５３を潤滑しかつ冷却した
後、該軸承から流出した油は密封部材５５に隣接
する面６１に衝突し、ジヤーナルハウジング３６
内の室６２を径て出口５８を通つて流れ出る。同
様な通路６４は前述のミラーの特許に記載されて
いるような態様で、潤滑および冷却剤を、圧縮機
羽根車４４に隣接する軸承５２および他の構成部
材に導く。

タービン羽根車４２に隣接する軸承５３とター
ビン羽根車４２との間において、前記密封部材５
５に近接し、かつこれら部材と熱伝導関係を有す
るように環状室６６が形成され、この室は軸３８
を囲繞している。前記環状室６６はエンジン１６
の冷却システムに連結されるようになつた下方入
口６８を有し、該冷却システムから冷却剤を受入
れるようになつている。この環状室６６はなお熱
交換器１０に連結されるようになつた上方出口７
０を有している。即ちこの環状室６６は液体冷却
剤通路の一部を構成している。環状室６６は軸承
５３およびタービン羽根車４２と比較的薄い壁を
隔てて熱伝導関係にありそこを通る液体冷却剤に
より軸承５３およびタービン羽根車４２の熱を吸
収する。この熱吸収作用は環状室６６がタービン
羽根車４２と軸承５３の間に挿置されている、即
ちタービン羽根車４２の外周縁後端と軸承５３の
圧縮機羽根車４４側の端部を結ぶ線より内側の領
域に環状室６６の少なくとも１部が入り込んでい
るならば有効に発揮できることを理解すべきであ
る。

エンジン１６の運転時には高温の排気ガスが入
口４６からタービン室３２に流入してタービン羽
根車４２を駆動し出口４８から排出され、この状
態ではタービン室３２の入口附近、即ちタービン
羽根車４２の外周附近の温度が最高でありタービ
ン羽根車の温度は比較的低い。環状室６６を通つ
てその底部から頂部に向つて熱交換器１０の方に
流れる冷却剤は軸承５３をある程度冷却するよう
になつている。しかしながらこのエンジン運転中
には軸承５３の主たる冷却は油が通路６０からこ
の軸承に流れることによつて行われる。

しかしながらエンジンが停止すれば、これと関
連する油ポンプは軸承５３を冷却する油を送給し
ないようになり、油のある部分はこの軸承５３ま
たは密封部材５５内に止り、かつ室６２の表面６
１上に残る。同時にこの時タービン室内に滞留す
る高温の排気ガスの熱はタービン室内に露出する
金属製のタービン羽根車４２に直ちに伝わり、そ
こから軸３８へ伝わり、更に密封部材５５、軸承
５３へと伝わつてこれ等の部分を過熱状態に置く
ためこの熱の伝導を阻止しなければ前記残留潤滑
剤を粘結させる。図示の冷却システム内に本考案
を使用した場合には、エンジンが停止した後も冷
却剤が熱サイホンに起因して室６６を通ることに
よつて前記の如き熱伝導は阻止される。第１図お
よび過給機構造に関する前述の説明によつて明ら
かな如く、入口および出口冷却剤通路の位置に起
因して高温になつた冷却剤およびその蒸気はエン
ジンシステムに対する供給源からくる新鮮な冷却
剤と交換される。したがつて室６６の、特にター
ビン羽根車４２に隣接する壁と軸承５３を囲繞す
る壁の上に沸騰冷却が起り、この壁が冷却され
る。このような沸騰冷却によつて発生する蒸気は
室６６内に凝縮する程度には至らず、上方出口を
通つて熱交換器に達し、ここで凝縮し、室６６を
通して冷却剤を連続的に引出すようになる。この
作用は平衡が生じるまで継続する。この平衡に達
すればタービン羽根車４２の温度はその作動温度
から相当低いレベルまで下降し、したがつて軸承
５３、密封部材５５および表面６１における潤滑
剤の粘結を阻止することができる。したがつて軸
承および密封部材の寿命を長くすることができ
る。

本考案はなお、室６６の出口７０が使用冷却剤
の上表面と同一レベルかまたはそれより低いレベ
ルにある限りは通気冷却剤システムにも使用する
ことができ、前記室が常に冷却剤によつて満され
るようになすことができる。このようなシステム
においては熱サイホンは起らないが沸騰冷却が軸
承５３、密封部材５５および表面６１の付近にお
ける過給機の温度を冷却剤の沸騰点まで下降せし
め潤滑剤の粘結を阻止する。

一般的に言つて軸承５２に対しては前述の如き
装置を設ける必要はない。その理由は前記軸承が
空気入口５０に近接しているために流入空気がこ
の軸承を十分に冷却してエンジンが停止した時に
おいて該軸承を低温に維持し得るからである。

以上過給機がエンジンおよび熱交換器と直列を
なしている場合について本考案を図示説明した
が、他の冷却剤移動経路も使用することができ
る。たとえば出口７０から出た冷却剤をこの出口
７０のレベルの上方においてエンジンに復帰させ
ることができる。さらに第１図に示された冷却剤
の移動経路はエンジンから直接熱交換器に至る追
加冷却剤移動経路に平列になるようにすることが
できる。

以上の説明によつて明らかな如く、本考案の過
給機によれば、エンジンが比較的苛酷な運転環
境、たとえば閉鎖ハウジング内において停止した
場合においても軸承の冷却は適当に行われる。な
お補助ポンプ、制御スイツチおよびエンジン以外
の補助動力供給源の如き補助装置を必要としない
ことも分かる。したがつて本考案による過給機を
備えた内燃機システムはその製造費が少なくて済
み、しかもその寿命は長い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による過給機を備えた内燃機シ
ステムを示す略線図である。第２図は本考案によ
る過給機の端面図で、図を明瞭にするために部品
の一部を切除したものである。第３図は第２図の
線３−３に沿つて取られた断面図である。 図において１０は熱交換器、１２は密封キヤツ
プ、１４はポンプ、１６はエンジン、１８は過給
機、２０はカバー、２２，２４は導管、３０はハ
ウジング、３２はタービン室、３４は圧縮機室、
３６はジヤーナルハウジング、３８は軸、４０は
孔、４２はタービン羽根車、４４は圧縮機羽根
車、４６は排気ガス入口、４８は排気ガス出口、
５０は圧縮機入口、５１は圧縮機出口、５２，５
３は軸承、５４，５５は密封部材、５６は油入
口、５８は油出口、６０は通路、６１は面、６２
は室、６４は通路、６６は環状室、６８は下方入
口、７０は上方出口である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 液冷式内燃機と、 液体冷却剤を循環せしめるポンプと前記内燃
   機からの液体冷却剤を冷却する熱交換器とを有
   し閉鎖された回路として形成された内燃機冷却
   システムと、 内燃機の運転中内燃機潤滑システムを通して
   油を送給し内燃機が停止するとき油の送給を止
   めるように作動する内燃機駆動油ポンプを有す
   る内燃機潤滑システムと、 タービン羽根車および圧縮機羽根車、前記タ
   ービン羽根車および圧縮機羽根車を収納するハ
   ウジング、前記タービン羽根車および圧縮機羽
   根車を連結する軸、前記タービン羽根車に近接
   して前記ハウジング内に前記軸を支持する軸
   承、ならびに前記ハウジング内に設けられ内燃
   機の運転中前記内燃機駆動油ポンプから前記軸
   承を通して油を流し該軸承の潤滑と冷却を行う
   油通路を有する過給機と、 前記過給機から前記内燃機に空気を送給する
   装置と、 前記ハウジング内に設けられた液体冷却剤通
   路にして、前記タービン羽根車と前記軸承との
   間に挿置されかつ下方入口および上方出口を有
   し、実質上前記タービン羽根車と前記油通路と
   の間にあつてかつこれらタービン羽根車および
   油通路と熱交換関係にある液体冷却剤通路と、 液体冷却剤を内燃機冷却システムから前記下
   方入口に供給する装置と、 前記上方出口から前記熱交換器に液体冷却剤
   を供給する装置とを具備し、 前記上方出口は前記熱交換器内の液体と同一
   レベルかまたはそれより低いレベルに設けられ
   ており、それによつて前記内燃機が作動を止め
   て前記羽根車および前記ハウジングの壁が高温
   になる時に前記冷却剤通路を通つて液体冷却剤
   の熱サイホンが起り、かつ前記軸承と前記ター
   ビン羽根車にごく近接する壁の部分に沿つて沸
   騰冷却が起り、こうして前記内燃機が作動して
   いない時前記ハウジング内の過大な熱の発生が
   阻止され、かつ前記軸承の熱損傷および前記油
   通路と前記軸承内の油の粘結が防止されるよう
   に構成されていることを特徴とする過給内燃機
   装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置に
   おいて、前記熱交換器が圧力密封部材を有し、
   前記内燃機が作動している時、高圧の流体を含
   むようになつている過給内燃機装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置に
   おいて、前記液体冷却剤通路が前記軸のまわり
   に配設されている少なくとも部分的に環状をな
   す室を有している過給内燃機装置。