KR102632033B1 - 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기 - Google Patents

Abstract

레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있어, 간편한 구조로 된 바이패스관을 구비하는 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 내연기관으로부터 배출된 배기가스가 유통되는 배기가스 유로 (12) 를 형성함과 함께, 배기가스 유로 (12) 를 유통하는 배기가스에 의해 구동되는 터빈 (30) 이 수용되는 과급기 (1) 의 케이싱 (10) 으로서, 터빈 (30) 을 개재하지 않고 배기가스 입구 (12A) 측의 배기가스 유로 (12) 와 배기가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12) 를 연통시키는 바이패스관 (50) 을 구비하고, 바이패스관 (50) 은, 배기가스 입구 (12A) 측에 접속되고, 직선상의 유로를 갖는 스트레이트관 (52) 과, 스트레이트관 (52) 및 배기가스 출구 (12B) 측에 접속되고, 굴곡되는 유로를 갖는 엘보관 (54) 으로 구성되어 있다.

Description

과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기

본 개시는, 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기에 관한 것이다.

선박용 내연기관이나 발전용 내연기관 등 (예를 들어 디젤 기관) 에는, 저부하로 동작할 때의 성능을 개선하는 것이 요구되고 있다. 저부하로 동작할 때의 성능을 개선하기 위해서는, 내연기관에 탑재된 과급기의 과급압을 높게 설정하는 것이 바람직하지만, 내연기관이 고부하로 동작할 때에는 과급압이 지나치게 높아져 버린다. 그래서, 내연기관이 고부하로 동작하여 배기가스의 양이 많은 경우에는, 배기가스가 과급기의 터빈을 바이패스하도록 하여 과급압의 지나친 상승을 억제하는, 이른바 배기가스 바이패스 시스템이 실용화되어 있다.

배기가스 바이패스 시스템이 채용되어 있는 과급기로서는, 예를 들어 특허문헌 1 에 개시되어 있는 과급기가 있다. 이 과급기에 의하면, 개폐 밸브가 형성된 U 자상의 바이패스관에 의해 배기가스가 터빈을 바이패스하도록 구성되어 있다.

또, 배기가스 바이패스 시스템이 채용되어 있는 과급기의 다른 예로서는, 예를 들어 특허문헌 2 에 개시되어 있는 과급기가 있다. 이 과급기에 의하면, 각도를 가지고 절단된 파이프를 연결함으로써 전체적으로 원호 형상으로 된 관 (이른바 새우관) 에 의해 배기가스가 터빈을 바이패스하도록 구성되어 있다.

일본 특허 제6165564호 일본 공개특허공보 2013-124626호

그러나, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 과급기의 U 자상의 바이패스관에 있어서는, 2 지점의 굽힘부를 형성하기 위해서 소정의 스페이스를 확보해야 하여, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용하는 것이 어렵다. 또, 만일 소형의 과급기에 적용했다고 해도, 케이싱의 형상이나 다른 부품과의 관계로 바이패스관의 출구단 (出口端) 과 케이싱의 접속 부분의 유로 면적을 확보하는 것이 곤란한 경우가 있다.

또, 특허문헌 2 에 개시되어 있는 과급기의 바이패스관에 있어서는, 그 구조상, 제작에 필요한 시간이나 비용이 증대할 가능성이 있다.

본 개시는 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있어, 간편한 구조로 된 바이패스관을 구비하는 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시의 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기는 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱은, 내연기관으로부터 배출된 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 형성함과 함께, 그 배기가스 유로를 유통하는 상기 배기가스에 의해 구동되는 터빈이 수용되는 과급기의 케이싱으로서, 상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고, 상기 바이패스관은, 상기 배기가스 입구 측에 접속되고, 직선상의 유로를 갖는 스트레이트관과, 그 스트레이트관 및 상기 배기가스 출구 측에 접속되고, 굴곡되는 유로를 갖는 엘보관으로 구성되어 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 바이패스관에 형성된 굽힘부는 1 지점 (엘보관의 굽힘부만) 으로 되므로, 종래의 구조보다 굽힘부를 적게 할 수 있어, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있다.

또, 바이패스관은 2 개의 부재 (스트레이트관 및 엘보관) 에 의해 구성된 간편한 구조로 되어 있으므로, 제작에 필요한 시간이나 비용을 억제할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 엘보관은, 축선을 따른 단면이 대략 원 형상으로 되고, 상기 엘보관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로의 형상은, 상기 대략 원 형상으로부터 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 접속 유로는, 그 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 유로의 형상이 엘보관에 맞춘 대략 원 형상으로부터 편평 형상으로 변화하고 있다. 이로써, 예를 들어 배기가스 출구 측의 케이싱 형상이나 다른 부품과의 관계로 소정 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 소정 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 접속 유로는, 주조에 의해 형성되어 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 복잡한 형상으로 된 접속 유로를 용이하게 형성할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 바이패스관은, 외부로부터의 신호에 의해 밸브의 개폐가 제어되는 개폐 밸브를 구비하고 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 바이패스관에 형성된 개폐 밸브는, 예를 들어 과급기가 탑재되어 있는 내연기관의 제어부로부터 송신된 신호에 의해 개폐 상태가 제어된다. 이로써, 내연기관의 사양이나 상태에 적절히 대응시켜 바이패스관을 흐르는 배기가스의 유량을 제어할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 스트레이트관은, 축선 방향과 상기 배기가스 입구로부터 유입되는 상기 배기가스의 유입 방향이 대략 일치하도록 배치되어 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 배기가스 입구로부터 유입된 배기가스는 전향되는 일 없이 바이패스관으로 유도된다. 이 때문에, 바이패스관으로 유도된 배기가스의 압력 손실을 억제할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 있어서, 상기 스트레이트관은, 축선 방향으로 신축하는 신축부를 구비하고 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 스트레이트관이 축선 방향으로 신축 가능하게 되어 있으므로, 배기가스의 유통에 의해 바이패스관에 생기는 열신장이나 열수축을 흡수할 수 있다.

또한, 바이패스관에 개폐 밸브가 형성되어 있는 경우, 신축부는 배기가스의 흐름 방향에 있어서 개폐 밸브의 하류 측에 설치되는 것이 바람직하다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기의 케이싱은, 내연기관으로부터 배출된 상기 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 형성함과 함께, 그 배기가스 유로를 유통하는 상기 배기가스에 의해 구동되는 터빈이 수용되는 과급기의 케이싱으로서, 상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고, 상기 바이패스관은, 축선을 따른 단면적이 대략 원 형상이 되고, 상기 바이패스관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로는, 유로 형상이 상기 대략 원 형상으로부터 단면적을 대략 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있다.

본 양태에 관련된 과급기의 케이싱에 의하면, 바이패스관과의 접속부와 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로는, 그 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 유로의 형상이 바이패스관에 맞춘 대략 원 형상으로부터 편평 형상으로 변화하고 있다. 이로써, 예를 들어 배기가스 출구 측의 케이싱 형상이나 다른 부품과의 관계로 소정 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 소정 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관련된 과급기는, 전술한 과급기의 케이싱과, 내연기관으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되는 상기 터빈을 구비하고 있다.

본 개시에 의하면, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기에 적용할 수 있어, 간편한 구조로 된 바이패스관을 구비하는 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 개시의 일 실시형태에 관련된 과급기의 케이싱 및 그것을 구비한 과급기의 종단면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 A 부의 부분 확대도이고, 출구 측 접속 유로의 형상을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 과급기의 케이싱 및 그것을 구비하는 과급기에 대해 도 1 및 도 2 를 사용하여 설명한다.

먼저, 케이싱 (10) 및 케이싱 (10) 을 구비하고 있는 과급기 (1) 의 구성에 대해 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 과급기 (1) 는, 예를 들어, 선박 등에 탑재되는 내연기관에 공급되는 연소용 공기를 압축함으로써, 밀도가 높은 공기를 내연기관의 연소실 내로 강제적으로 송입하도록 구성된 것이다. 본 실시형태에 관련된 케이싱 (10) 은, 특히 소형의 과급기에 채용되어 바람직하다.

과급기 (1) 는, 내연기관 (도시 생략) 으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동되는 터빈 (30) 과, 터빈 (30) 에 의해 축선 X 둘레로 회전 구동되는 로터축 (33) 과, 이들을 수용함과 함께 배기가스의 유로 (배기가스 유로 (12)) 를 형성하는 케이싱 (10) 을 구비하고 있다.

터빈 (30) 은, 동익 (32) 이 장착된 터빈 디스크 (31) 와, 가이드 베인 (34a) 이 장착된 노즐 링 (34) 을 구비하고 있는 축류 터빈이 된다.

동익 (32) 은, 배기가스 유로 (12) 에 있어서, 축선 X 방향을 따른 가이드 베인 (34a) (후술) 의 하류단 (下流端) 에 근접하도록 배치되고, 로터축 (33) 의 일단에 형성된 원반 형상의 터빈 디스크 (31) 의 주연부에 복수 장 장착되어 있다.

또한, 배기가스의 흐름 방향에 있어서 동익 (32) 보다 상류 측의 배기가스 유로 (12) 는 부호 12a 로 나타내고, 동익 (32) 보다 하류 측의 배기가스 유로 (12) 는 부호 12b 로 나타내고 있다.

노즐 링 (34) 은, 축선 X 방향으로 연장되는 원통상의 외주 측 링 (34c) 과, 외주 측 링 (34c) 보다 소직경으로 된 내주 측 링 (34b) 과, 외주 측 링 (34c) 과 내주 측 링 (34b) 사이에 장착된 가이드 베인 (34a) 을 구비하고 있다.

노즐 링 (34) 은, 외주 측 링 (34c) 및 내주 측 링 (34b) 이, 축선 X 방향을 따른 배기가스 유로 (12a) 를 형성하는 벽부의 일부가 되도록 케이싱 (10) 에 장착되어 있다. 이때, 케이싱 (10) 은, 축선 X 방향을 따라, 노즐 링 (34) 의 전후로 분할되어 있다.

가이드 베인 (34a) 은, 외주 측 링 (34c) 의 내주벽과 내주 측 링 (34b) 의 외주벽 사이에 있어서, 축선 X 의 둘레 방향으로 복수 장 장착되어 있다.

가이드 베인 (34a) 은, 배기가스 유로 (12a) 에 있어서, 동익 (32) 측을 향해 유통되는 배기가스의 유속이나 방향을 조절함으로써, 동익 (32) 을 향하여 적절히 배기가스를 유도하기 위한 날개상 부재가 된다.

터빈 (30) 은, 가이드 베인 (34a) 을 통과한 고온의 배기가스가 동익 (32) 을 통과하여 팽창함으로써, 터빈 디스크 (31) 및 로터축 (33) 이 회전하도록 되어 있다. 또, 로터축 (33) 의 타단에는 압축기 (도시 생략) 의 날개차 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 로터축 (33) 이 회전 구동됨으로써 날개차가 회전 구동되어 공기가 압축된다.

케이싱 (10) 은, 하부에 형성되고 하방을 향해 개구된 가스 입구 (배기가스 입구) (12A) 와, 상부에 형성되고 상방을 향해 개구된 가스 출구 (배기가스 출구) (12B) 를 갖고, 터빈 (30) 을 개재하여 가스 입구 (12A) 와 가스 출구 (12B) 를 연통시키는 배기가스 유로 (12 (12a, 12b, 12c)) 를 형성하고 있고, 또, 케이싱 (10) 은, 터빈 (30) 및 로터축 (33) 의 일부를 둘러싸도록 수용하고 있다.

또한, 케이싱 (10) 은, 터빈 (30) 을 개재하지 않고, 가스 입구 (12A) 측의 배기가스 유로 (12a) 와 가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12c) 를 연통시키는 유로 (바이패스 유로 (51)) 를 형성하는 바이패스관 (50) 을 구비하고 있다.

바이패스관 (50) 은, 도 1 과 같이 측면에서 봤을 때, 가스 입구 (12A) 측으로부터 가스 출구 (12B) 측을 향한 L 자 형상이 되고, 축선이 직선상인 유로 (직선 유로 (53)) 를 갖는 스트레이트관 (52) 과, 축선이 대략 직각으로 굴곡된 유로 (굴곡 유로 (55)) 를 갖는 1 개의 엘보관 (54) 을 구비하고 있다. 이로써, 바이패스관 (50) 에 형성된 굽힘부를 1 지점으로 할 수 있기 때문에, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기 (1) 에 적용할 수 있다. 또, 바이패스관 (50) 은 2 개의 부재 (스트레이트관 (52) 및 엘보관 (54)) 에 의해 구성된 간편한 구조로 할 수 있다.

스트레이트관 (52) 및 엘보관 (54) 은, 축선을 따른 유로 형상이 대략 원 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

스트레이트관 (52) 은, 일단이 가스 입구 (12A) 측의 배기가스 유로 (12a) 를 형성하고 있는 케이싱 (10) 에 접속되어 있다.

스트레이트관 (52) 이 접속되어 있는 부분의 케이싱 (10) 에는, 배기가스 유로 (12a) 와 케이싱 (10) 의 외부를 연통하는 입구 측 접속 유로 (16) 가 형성되어 있다. 입구 측 접속 유로 (16) 는, 가스 입구 (12A) 로부터 유입되는 배기가스 (도면 중의 화살표 Gi) 의 유입 방향으로 축선을 갖는다.

스트레이트관 (52) 은, 입구 측 접속 유로 (16) 의 축선의 연장선 상에 직선 유로 (53) 의 축선이 위치하도록 케이싱 (10) 에 대해 배치된다. 즉, 직선 유로 (53) 의 축선 방향은, 가스 입구 (12A) 로부터 유입되는 배기가스의 유입 방향에 일치하고 있다. 이로써, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 배기가스는 전향되는 일 없이 바이패스 유로 (51) 로 유도된다.

엘보관 (54) 은, 일단이 스트레이트관 (52) 의 타단 (케이싱 (10) 에 접속되어 있는 단부 (端部) 와는 상이한 단부) 에 접속되어 있다. 또, 엘보관 (54) 은, 타단이 가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12c) 를 형성하고 있는 케이싱 (10) 에 접속되어 있다.

엘보관 (54) 이 접속되는 부분의 케이싱 (10) 에는, 케이싱 (10) 의 외부와 배기가스 유로 (12c) 를 연통하는 출구 측 접속 유로 (접속 유로) (18) 가 형성되어 있다.

엘보관 (54) 은, 전술한 바와 같이, 축선이 매끄럽게 대략 직각으로 굴곡되어 있으므로, 출구 측 접속 유로 (18) 의 축선 방향과 직선 유로 (53) 의 축선 방향은 대략 직교하게 된다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 출구 측 접속 유로 (18) 의 형상은, 엘보관 (54) 과의 접속부 (14) 에 있어서, 엘보관 (54) 의 유로 형상에 맞춘 대략 원 형상으로 되어 있다. 또, 출구 측 접속 유로 (18) 의 형상은, 접속부 (14) 측으로부터 배기가스 유로 (12c) 측을 향함에 따라, 폭 방향이 확대됨과 함께 높이 방향이 축소된 편평 형상으로 변화하고 있다.

이때, 접속부 (14) 측으로부터 배기가스 유로 (12c) 측을 향해, 출구 측 접속 유로 (18) 의 유로 면적이 대략 일정하게 유지되도록 형상을 변화시킨다. 이로써, 예를 들어 가스 출구 (12B) 측의 케이싱 (10) 의 형상이나 다른 부품과의 관계로 높이 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 높이 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.

또한, 출구 측 접속 유로 (18) 를 형성하는 부분의 케이싱 (10) 은, 주조에 의해 제작되어도 된다. 이로써, 복잡한 형상으로 된 출구 측 접속 유로 (18) 를 용이하게 형성할 수 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 전술한 스트레이트관 (52) 에는, 개방도의 제어가 가능한 개폐 밸브 (60) 가 장착되어 있다.

개폐 밸브 (60) 는, 예를 들어 과급기 (1) 가 탑재되어 있는 내연기관을 제어하는 제어부 (도시 생략) 로부터의 신호에 의해 개방도가 제어된다. 이로써, 바이패스 유로 (51) 를 유통하는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다.

또한, 개폐 밸브 (60) 의 장착 위치는 적절히 변경할 수 있는 것이 되어, 예를 들어 엘보관 (54) 에 장착해도 된다.

또, 전술한 스트레이트관 (52) 은, 축선 방향으로 신축하는 익스팬션 (신축부) (62) 을 설치해도 된다. 익스팬션 (62) 은, 스트레이트관 (52) 의 축선 방향의 신축을 흡수할 수 있다. 이로써, 바이패스관 (50) 에 생기는 열신장이나 열수축을 흡수할 수 있다.

스트레이트관 (52) 에 개폐 밸브 (60) 가 장착되어 있는 경우, 익스팬션 (62) 은, 개폐 밸브 (60) 의 하류 측 (출구 측 접속 유로 (18) 측) 의 스트레이트관 (52) 에 장착하는 것이 바람직하다. 이로써, 개폐 밸브 (60) 를 케이싱 (10) 에 용이하게 장착할 수 있다. 또한, 익스팬션 (62) 의 장착 위치는 적절히 변경할 수 있는 것이 되어, 개폐 밸브 (60) 의 상류 측의 스트레이트관 (52) 에 장착해도 된다.

다음으로, 배기가스의 흐름에 대해 설명한다.

〔개폐 밸브가 폐쇄 상태인 경우〕

과급기 (1) 가 탑재되는 내연기관이 저부하로 동작할 때여도 과급기의 성능을 향상시키기 위해서, 예를 들어, 저부하 시에 있어서도 높은 과급압이 얻어지는 노즐 (통상적인 설계보다 작은 노즐) 을 선정하는 경우가 있다. 이와 같은 저부하 시에 있어서, 바이패스관 (50) 에 의해 배기가스의 일부를 바이패스시켜 버리면, 바이패스된 배기가스의 분만큼 터빈 (30) 의 출력이 떨어져 버려 원하는 과급압을 얻을 수 없다. 이 때문에, 저부하 시에 있어서는, 바이패스 유로 (51) 에 배기가스가 유통하지 않도록, 개폐 밸브 (60) 를 폐쇄 상태로 한다.

개폐 밸브 (60) 가 폐쇄 상태인 경우, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 모든 배기가스는, 배기가스 유로 (12a), 배기가스 유로 (12b) 를 유통하면서 터빈 (30) 을 구동시켜, 배기가스 유로 (12c) 를 유통하여 가스 출구 (12B) 로부터 유출된다 (도면 중의 화살표 Go).

〔개폐 밸브가 개방 상태인 경우〕

과급기 (1) 가 탑재되는 내연기관이 저부하로 동작할 때여도 과급기의 성능을 향상시키기 위해서, 예를 들어, 저부하 시에 있어서도 높은 과급압이 얻어지는 노즐 (통상적인 설계보다 작은 노즐) 을 선정하는 경우가 있다. 그러나, 이와 같은 내연기관이 고부하로 동작하는 경우, 과급기 (1) 의 과급압이 지나치게 높아져 버린다. 이 때문에, 고부하 시에 있어서는, 굳이 터빈 (30) 의 출력을 떨어뜨리기 위해서, 바이패스 유로 (51) 에 배기가스가 유통하도록, 개폐 밸브 (60) 를 개방 상태로 한다. 여기서 말하는 「개방 상태」란, 개방도가 100 % 인 상태 (전체 개방 상태) 뿐만 아니라, 개방도가 0 % 보다 크고 100 % 보다 작은 상태를 포함한다.

개폐 밸브 (60) 가 개방 상태인 경우, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 배기가스의 일부는, 배기가스 유로 (12a), 배기가스 유로 (12b) 를 유통하면서 터빈 (30) 을 구동시키고, 배기가스 유로 (12c) 를 유통하여 가스 출구 (12B) 로부터 유출된다.

한편, 다른 배기가스는, 배기가스 유로 (12a) 로부터 입구 측 접속 유로 (16) 를 개재하여 직선 유로 (53) (바이패스 유로 (51)) 로 유도된다 (도면 중의 화살표 Bi).

직선 유로 (53) 로 유도된 배기가스는, 굴곡 유로 (55) 에 도달하여 편향된 후에, 출구 측 접속 유로 (18) 로 유도된다.

출구 측 접속 유로 (18) 로 유도된 배기가스는, 외주 측 링 (34c) 의 외주벽과 케이싱 (10) 에 의해 형성되어 있는 공간 S1 을 통과하고, 가스 출구 (12B) 측의 배기가스 유로 (12c) 로 유도된다 (도면 중의 화살표 Bo).

그 후, 터빈 (30) 을 구동시킨 배기가스와 합류하여, 가스 출구 (12B) 로부터 유출된다 (도면 중의 화살표 Go).

또한, 개폐 밸브 (60) 를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 동작시킬 때, 급격하게 개폐 밸브 (60) 를 동작시켜 버리면, 터빈 (30) 에 유입되는 배기가스의 유량이 급격하게 증가하고, 그것에 따라 터빈 (30) 의 출력이 급격하게 증가해 버린다. 동시에, 압축기의 날개차 (도시 생략) 의 회전수가 급격하게 증가하게 된다. 그러면, 압축기에서 서징이 발생할 가능성이 있다.

이 때문에, 압축기에서의 서징을 회피하기 위해서, 개폐 밸브 (60) 는 서서히 폐쇄하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 개폐 밸브 (60) 를 전체 개방 상태로부터 전체 페쇄 상태로 동작시킬 때, 5 초 이상에 걸쳐 동작시키는 것이 바람직하다.

또한, 개폐 밸브 (60) 의 동작 시간은 각 기기의 사양에 따라 적절히 변경할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 단, 개폐 밸브 (60) 를 개방 상태로부터 페쇄 상태로 동작시키는 시간은, 개폐 밸브 (60) 를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 동작시키는 시간보다 긴 것이 바람직하다.

또, 만일 과급기 (1) 의 가동부 (터빈 (30), 로터축 (33), 압축기 (도시 생략) 등) 가 고장난 경우여도, 내연기관은 운전시켜 둘 필요가 있으므로 배기가스 유로 (12) 에 공급되는 배기가스를 차단할 수는 없다. 이 때문에, 가동부의 추가적인 손상을 회피하기 위해서, 가동부를 로크하는 기구를 설치해도 된다. 본 실시형태의 경우, 바이패스관 (50) 이 터빈 (30) 측에 설치되어 있으므로, 작업원에 의한 액세스의 용이성을 고려하여, 압축기 측에 로크 기구를 설치하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서는, 이하의 효과를 발휘한다.

케이싱 (10) 이 구비하고 있는 바이패스관 (50) 에 형성된 굽힘부는, 엘보관 (54) 의 1 지점만으로 되므로, 레이아웃에 제약이 있는 소형의 과급기 (1) 에 적용할 수 있다. 또, 예를 들어 2 지점의 굽힘부가 있는 경우와 비교해, 굽힘부에 의해 생기는 압력 손실을 억제할 수 있다. 또한, 바이패스관 (50) 은 2 개의 부재 (스트레이트관 (52) 및 엘보관 (54)) 에 의해 구성된 간편한 구조로 되어 있으므로, 제작에 필요한 시간이나 비용을 억제할 수 있다.

또, 출구 측 접속 유로 (18) 는, 그 유로 면적을 대략 일정하게 유지하면서 유로의 형상이 엘보관 (54) 에 맞춘 대략 원 형상으로부터 편평 형상으로 변화하고 있다. 이로써, 예를 들어 가스 출구 (12B) 측의 케이싱 (10) 의 형상이나 다른 부품과의 관계로 소정 방향에 있어서의 치수에 제약이 있는 경우여도, 소정 방향으로 얇아지는 편평 형상으로 함으로써 유로 면적을 확보할 수 있다.

또, 바이패스관 (50) 에 형성된 개폐 밸브 (60) 는, 예를 들어 과급기 (1) 가 탑재되어 있는 내연기관의 제어부로부터 송신된 신호에 의해 개폐 상태가 제어된다. 이로써, 내연기관의 사양이나 상태에 적절히 대응시켜 바이패스 유로 (51) 를 유통하는 배기가스의 유량을 제어할 수 있다.

또, 직선 유로 (53) 의 축선 방향은, 가스 입구 (12A) 로부터 유입되는 배기가스의 유입 방향에 일치하고 있다. 이로써, 가스 입구 (12A) 로부터 유입된 배기가스는 전향되는 일 없이 바이패스 유로 (51) 로 유도된다. 이 때문에, 바이패스 배관으로 유도된 배기가스의 압력 손실을 억제할 수 있다.

또, 스트레이트관 (52) 에는, 축선 방향으로 신축하는 익스팬션 (62) 이 구비되어 있다. 이로써, 배기가스의 유통에 의해 바이패스관 (50) 에 생기는 열신장이나 열수축을 흡수할 수 있다.

또한, 바이패스관 (50) 의 형상은, 전술한 실시형태의 것에 한정하지 않고, 내연기관이나 과급기의 사양, 도시되지 않은 각 기기의 레이아웃에 의해 임의로 변경해도 된다.

또, 전술한 실시형태에 있어서는 축류 터빈을 사용하여 설명했지만, 파워 터빈 등의 회전 기계에도 적용 가능하다.

1 : 과급기
10 : 케이싱
12 (12a, 12b, 12c) : 배기가스 유로
12A : 가스 입구
12B : 가스 출구
14 : 접속부
16 : 입구 측 접속 유로
18 : 출구 측 접속 유로
30 : 터빈
31 : 터빈 디스크
32 : 동익
33 : 로터축
34 : 노즐 링
34a : 가이드 베인
34b : 내주 측 링
34c : 외주 측 링
50 : 바이패스관
51 : 바이패스 유로
52 : 스트레이트관
53 : 직선 유로
54 : 엘보관
55 : 굴곡 유로
60 : 개폐 밸브
62 : 익스팬션

Claims (8)

1. 내연기관으로부터 배출된 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 형성함과 함께, 그 배기가스 유로를 유통하는 상기 배기가스에 의해 구동되는 터빈이 수용되는 과급기의 케이싱으로서,
   상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고,
   상기 바이패스관은, 상기 배기가스 입구 측에 접속되고, 직선상의 유로를 갖는 스트레이트관과, 그 스트레이트관 및 상기 배기가스 출구 측에 접속되고, 굴곡되는 유로를 갖는 엘보관으로 구성되어 있고,
   상기 엘보관은, 축선을 따른 단면이 원 형상이 되고,
   상기 엘보관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로의 형상은, 상기 원 형상으로부터 유로 면적을 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있는, 과급기의 케이싱.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 접속 유로는, 주조에 의해 형성되어 있는, 과급기의 케이싱.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 바이패스관은, 외부로부터의 신호에 의해 밸브의 개폐가 제어되는 개폐 밸브를 구비하고 있는, 과급기의 케이싱.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 스트레이트관은, 축선 방향과 상기 배기가스 입구로부터 유입되는 상기 배기가스의 유입 방향이 일치하도록 배치되어 있는, 과급기의 케이싱.
6. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스트레이트관은, 축선 방향으로 신축하는 신축부를 구비하고 있는, 과급기의 케이싱.
7. 내연기관으로부터 배출된 배기가스가 유통되는 배기가스 유로를 형성함과 함께, 그 배기가스 유로를 유통하는 상기 배기가스에 의해 구동되는 터빈이 수용되는 과급기의 케이싱으로서,
   상기 터빈을 개재하지 않고 배기가스 입구 측의 상기 배기가스 유로와 배기가스 출구 측의 상기 배기가스 유로를 연통시키는 바이패스관을 구비하고,
   상기 바이패스관은, 축선을 따른 단면적이 원 형상이 되고,
   상기 바이패스관과의 접속부와 상기 배기가스 유로를 연통시키는 접속 유로는, 유로 형상이 상기 원 형상으로부터 단면적을 일정하게 유지하면서 편평 형상으로 변화하고 있는, 과급기의 케이싱.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 기재된 과급기의 케이싱과,
   상기 배기가스에 의해 구동되는 상기 터빈을 구비하고 있는, 과급기.

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