WO2010095534A1 - ターボ過給機 - Google Patents

ターボ過給機 Download PDF

Info

Publication number
WO2010095534A1
WO2010095534A1 PCT/JP2010/051826 JP2010051826W WO2010095534A1 WO 2010095534 A1 WO2010095534 A1 WO 2010095534A1 JP 2010051826 W JP2010051826 W JP 2010051826W WO 2010095534 A1 WO2010095534 A1 WO 2010095534A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
casing
turbocharger
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/051826
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
白石　啓一
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to KR1020137012204A priority Critical patent/KR101370117B1/ko
Priority to CN201080002632.1A priority patent/CN102159816B/zh
Priority to EP10743661.0A priority patent/EP2400127B1/en
Priority to US13/061,323 priority patent/US20110308502A1/en
Publication of WO2010095534A1 publication Critical patent/WO2010095534A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a turbocharger used in combination with a large internal combustion engine such as a marine internal combustion engine or a power generation internal combustion engine.
  • Patent Document 1 As a turbocharger that compresses combustion air of an internal combustion engine and forcibly sends high-density air into a combustion chamber, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • the turbocharger disclosed in Patent Document 1 adjusts the flow rate of exhaust gas flowing into the exhaust turbine wheel by changing the nozzle opening (opening area of the nozzle portion) by rotating the nozzle vane (turbine nozzle). It is something that can be done.
  • a turbocharger requires a complicated mechanism for rotating the nozzle vane, and there is a problem that the manufacturing cost and the maintenance cost increase.
  • a turbocharger requires a gap for rotating the nozzle vane, and there is a problem that exhaust gas leaks from this gap and the performance of the turbine is deteriorated. Further, in such a turbocharger, dust or the like in the exhaust gas may enter the gap for rotating the nozzle vane, and the nozzle vane may not be smoothly rotated.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a turbocharger having a simple configuration, capable of reducing manufacturing costs and maintenance costs, and improving turbine performance.
  • the purpose is to do.
  • a turbocharger is a turbocharger that compresses combustion air of an internal combustion engine and forcibly feeds high-density air into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a space formed between the casing and the outer casing is configured to be a first exhaust gas passage for guiding the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the outer peripheral side of the turbine nozzle.
  • a second exhaust gas flow path for guiding the exhaust gas branched in the middle of the first exhaust gas flow path to the inner peripheral side of the turbine nozzle is formed on the inner peripheral side.
  • the gas inlet of the second exhaust gas flow path is communicated via an exhaust gas pipe, and an on-off valve is connected in the middle of the exhaust gas pipe.
  • a turbocharger is a turbocharger that compresses combustion air of an internal combustion engine and forcibly sends high-density air into the combustion chamber of the internal combustion engine,
  • a space formed between the casing and the outer casing is configured to be a first exhaust gas passage for guiding the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the inner peripheral side of the turbine nozzle, and the inner casing
  • a second exhaust gas passage for guiding exhaust gas branched in the middle of the first exhaust gas passage to the outer peripheral side of the turbine nozzle is formed on the outer peripheral side of the first exhaust gas passage.
  • a middle of the exhaust gas passage and a gas inlet of the second exhaust gas passage are communicated with each other through an exhaust gas pipe, and an on-off valve is connected to the middle of the exhaust gas pipe.
  • turbocharger According to the turbocharger according to the first aspect or the second aspect of the present invention, a complicated mechanism for rotating the turbine nozzle is not required, and thus manufacturing costs and maintenance costs can be reduced. . Further, in such a turbocharger, there is no need for a gap for rotating the turbine nozzle, and exhaust gas does not leak from this gap unlike the conventional one, so that the performance of the turbine can be improved. it can. Furthermore, in such a turbocharger, there is no need for a gap for rotating the turbine nozzle, and dust or the like in the exhaust gas does not enter this gap unlike the conventional one, so that it flows into the turbine blade. This makes it possible to avoid the phenomenon that the flow rate of exhaust gas cannot be adjusted.
  • the inner casing and the outer casing are configured as a single body.
  • the configuration and assembly work for combining and integrating the inner casing and the outer casing become unnecessary, so that the manufacturing cost and the maintenance cost can be further reduced, and the work process Can be simplified.
  • an inner peripheral portion at one end of the inner casing located on the turbine nozzle side is a separate member having a hollow cylindrical shape.
  • an inner peripheral portion of one end of the inner casing located on the turbine nozzle side is a separate member having a hollow conical shape.
  • turbocharger there is no thin and long part (part forming a narrow gap) in the shape of the mold (sand mold), and the shape of the mold (sand mold) can be made a simple shape. Demolding of the process can be facilitated.
  • the turbocharger operating method compresses the combustion air of the internal combustion engine, forcibly feeds the high-density air into the combustion chamber of the internal combustion engine,
  • a space formed between the casing and the casing is configured as a first exhaust gas flow path for guiding the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the outer peripheral side of the turbine nozzle, and the inner peripheral side of the inner casing Includes a second exhaust gas passage for guiding the exhaust gas branched in the middle of the first exhaust gas passage to the inner peripheral side of the turbine nozzle, and the first exhaust gas.
  • a turbocharger provided with a gas inlet casing having a gas passage casing and a gas inlet of the second exhaust gas flow passage communicated with each other via an exhaust gas pipe and an open / close valve connected to the middle of the exhaust gas pipe.
  • the turbocharger operating method compresses the combustion air of the internal combustion engine, forcibly feeds the high-density air into the combustion chamber of the internal combustion engine, and the outer casing and the outer casing.
  • a space formed between the casing and the casing is configured as a first exhaust gas flow path for guiding the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the inner peripheral side of the turbine nozzle, and the outer peripheral side of the inner casing Includes a second exhaust gas passage for guiding exhaust gas branched in the middle of the first exhaust gas passage to the outer peripheral side of the turbine nozzle, and the first exhaust gas flow
  • a turbocharger having a gas inlet casing in which a gas passageway and a gas inlet of the second exhaust gas passage are communicated with each other via an exhaust gas pipe, and an open / close valve is connected to the middle of the exhaust gas pipe
  • the on-off valve is fully closed.
  • the on-off valve is fully opened. That is, when the load on the internal combustion engine is low and the amount of exhaust gas is small, the entire amount of exhaust gas introduced from the gas inlet of the gas inlet casing is guided to the gas outlet through the exhaust gas passage.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet is sucked into the outer peripheral side of the turbine nozzle from the gas outlet that opens over the entire circumference in the rotation direction, and expands to rotate the rotor disk and the rotor shaft when passing through the turbine rotor blade.
  • most of the exhaust gas introduced from the gas inlet of the gas inlet casing (about 70 to 95%) passes through the first exhaust gas passage.
  • Part of the exhaust gas (approximately 5 to 30%) that is led to the gas outlet and introduced from the gas inlet of the gas inlet casing passes through the exhaust gas pipe, the on-off valve, and the second exhaust gas passage. Guided to the exit.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet is sucked into the outer peripheral side of the turbine nozzle from the gas outlet that opens over the entire circumference in the rotational direction, and the exhaust gas guided to the gas outlet is the gas outlet that opens over the entire circumference in the rotational direction Is sucked into the inner peripheral side of the turbine nozzle and expands when passing through the turbine rotor blade to rotate the rotor disk and the rotor shaft.
  • a complicated mechanism for rotating the turbine nozzle can be eliminated, and the manufacturing cost and the maintenance cost can be reduced.
  • a gap for rotating the turbine nozzle can be eliminated, and the exhaust gas can be prevented from leaking from the gap as in the conventional case, and the performance of the turbine can be improved.
  • a gap for rotating the turbine nozzle can be eliminated, and dust or the like in the exhaust gas can be prevented from entering the gap like the conventional one, and the exhaust gas flowing into the turbine rotor blades can be eliminated. This makes it possible to avoid the phenomenon that the flow velocity of the gas cannot be adjusted.
  • turbocharger According to the turbocharger according to the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost and the maintenance cost with a simple configuration and to improve the performance of the turbine.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional configuration diagram illustrating an internal configuration example of a turbine side of a turbocharger 10 for a large internal combustion engine in which a turbine and a compressor are provided coaxially.
  • the turbocharger 10 rotates a coaxial compressor (not shown) with an axial output obtained by expanding the exhaust gas of the internal combustion engine introduced into the axial flow turbine 20, and compresses compressed air compressed at high density into the internal combustion engine.
  • a coaxial compressor for example, an axial-flow turbine configured to supply the engine.
  • the part shown by the grid-shaped hatching in FIG. 1 is the heat insulating material 11 installed for the purpose of heat insulation and sound insulation.
  • the axial turbine 20 integrates separate inner casing 21 and outer casing 22 by fastening means (for example, stud bolts 23 and nuts 24), and the space formed between the inner casing 21 and the outer casing 22 is exhausted.
  • a gas inlet casing 27 configured to serve as an exhaust gas passage (first exhaust gas passage: main exhaust gas passage) 26 for guiding gas to the turbine nozzle 25 is provided.
  • the exhaust gas passage 26 is formed over the entire circumference in the rotational direction of the axial turbine 20, and the arrow Gi in FIG.
  • the exhaust gas introduced as shown in Fig. 1 is guided to the gas outlet 27b through the exhaust gas passage 26 and then discharged from the outlet of the gas outlet casing 28 to the outside as indicated by an arrow Go in Fig. 1.
  • the gas outlet 27b is provided to be opened so as to supply exhaust gas to the turbine nozzle 25 over the entire circumference in the rotation direction.
  • symbol 29 in FIG. 1 is the gas guide cylinder provided in the downstream of the turbine rotor blade 30.
  • FIG. The axial turbine 20 includes a rotor disk 32 provided at one end of the rotor shaft 31 and a large number of turbine blades 30 attached to the peripheral edge of the rotor disk 32 along the circumferential direction. Yes.
  • the turbine rotor blade 30 is provided close to the downstream side serving as the outlet of the turbine nozzle 25.
  • the high-temperature exhaust gas ejected from the turbine nozzle 25 passes through the turbine rotor blade 30 and expands, so that the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated.
  • one end of the inner casing 21 is fixedly supported by one end of the outer casing 22 by fastening means (for example, stud bolts 23 and nuts 24). That is, the inner casing 21 includes a flange surface 21a formed at a casing end portion on the right side of the paper surface opposite to the rotor disk 32, and a flange surface 22a of the outer casing 22 formed so as to face the flange surface 21a.
  • fastening means for example, nut 24
  • the other end (end portion on the rotor disk 32 side) inner peripheral portion (the other end inner peripheral side) of the inner casing 21 has a structure in which a hollow cylindrical member 33 is coupled (attached) via a bolt 34.
  • An inner peripheral side member 25a of a ring-shaped member (nozzle ring) forming the turbine nozzle 25 is coupled to (attached to) an end surface of the member 33 (end surface on the rotor disk 32 side) via a bolt 35.
  • the ring-shaped member that is generally called a nozzle ring and forms the turbine nozzle 25 has a double ring structure in which the ring members of the inner peripheral member 25a and the outer peripheral member 25b having a predetermined interval are connected by a partition member. Yes.
  • the outer peripheral side member 25b of the nozzle ring that forms the turbine nozzle 25 has an end inner peripheral surface 25c on the gas inlet side (gas outlet 27b side) that is expanded in a trumpet shape.
  • a step portion 22 b formed so as to bend the inner peripheral surface of the outer casing 22 in the direction of the rotor disk 32 is provided at the end of the outer casing 22 on the rotor disk 32 side.
  • entrance of the nozzle ring 25 are comprised so that it may engage (fitting) in an axial direction.
  • a gas guide tube 29 is connected to the outer peripheral side member 25b of the turbine nozzle 25 at an end portion that becomes a gas outlet side (the turbine rotor blade 30 side).
  • the connecting portion between the outer peripheral side member 25b of the turbine nozzle 25 and the gas guide tube 29 has an inlay structure in which the end portions are fitted to each other.
  • the exhaust gas branched in the middle of the exhaust gas passage 26 is transferred to the inner peripheral side (radially inner side) of the turbine nozzle 25.
  • An exhaust gas flow path (second exhaust gas flow path: auxiliary exhaust gas flow path) 36 that leads is formed over the entire circumference of the axial flow turbine 20 in the rotational direction.
  • the exhaust gas flow path 36 is provided on the inner peripheral side (radially inner side) of the exhaust gas flow path 26, and the exhaust gas flow path 26 and the exhaust gas flow path 36 are partition walls that form the inner casing 21 ( It is partitioned by a partition wall 37.
  • a flange 39 for connecting a pipe (exhaust gas pipe) 38 is provided at one end inner peripheral portion (one end inner peripheral side) of the inner casing 21, and a control device 40 is provided in the middle of the pipe 38.
  • An open / close valve (for example, a butterfly valve) 41 that is automatically opened and closed is connected.
  • the exhaust gas branched in the middle of the exhaust gas passage 26 is guided to the exhaust gas passage 36 through a passage (not shown) formed inside the flange 39 and the pipe 38. Yes.
  • the inner peripheral surface (radially inner surface) 42a is the same as the inner peripheral surface (radially inner surface) 37a of the partition wall 37 on the root side (the inner peripheral member 25a side) of the turbine nozzle 25.
  • a partition wall (partition wall) 42 that forms a plane and partitions the inner peripheral side and the outer peripheral side of the turbine nozzle 25 is provided.
  • the partition wall 42 is joined to the position at the base of the turbine nozzle 25 (position joined to the inner peripheral member 25a) with a blade length of 0%, and the position at the tip of the turbine nozzle 25 (joined to the outer peripheral member 25b). When the position) is 100%, the blade length is about 10%.
  • the on-off valve 41 is fully closed, the load on the internal combustion engine is high, and the exhaust gas When the amount is large, the on-off valve 41 is fully opened. That is, when the load on the internal combustion engine is low and the amount of exhaust gas is small, the entire amount of exhaust gas introduced from the gas inlet 27a of the gas inlet casing 27 is guided to the gas outlet 27b through the exhaust gas passage 26. It is burned.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet 27b is sucked into the outer peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the outer peripheral side member 25b and the partition wall 42) from the gas outlet 27b that opens over the entire circumference in the rotation direction, and the turbine
  • the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated by expanding when passing through the moving blade 30.
  • the exhaust gas led to the gas outlet 27b is sucked into the outer peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the outer peripheral member 25b and the partition wall 42) from the gas outlet 27b that opens over the entire circumference in the rotation direction, and the gas The exhaust gas guided to the outlet 36a is sucked into the inner peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the inner peripheral member 25a and the partition wall 42) from the gas outlet 36a that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated by expanding when passing through the turbine rotor blade 30. Then, as the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 rotate, a compressor (not shown) provided at the other end of the rotor shaft 31 is driven, and the air supplied to the internal combustion engine is compressed.
  • the on-off valve 41 is, for example, when the pressure of the air sent (discharged) from the compressor or the pressure of the air supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine is lower than 0.2 MPa (2 bar) in absolute pressure, That is, when the internal combustion engine is operated at a low load, the engine is fully closed, and the pressure of the air sent (discharged) from the compressor or the pressure of the air supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine is 0 in absolute pressure.
  • the pressure is 2 MPa (2 bar) or more, that is, when the internal combustion engine is operating at a high load, the engine is fully opened.
  • turbocharger 10 since a complicated mechanism for rotating the turbine nozzle 25 is not necessary, manufacturing costs and maintenance costs can be reduced. Further, in such a turbocharger 10, there is no need for a gap for rotating the turbine nozzle 25, and exhaust gas does not leak from this gap unlike the conventional one, so that the performance of the turbine is improved. be able to. Further, in such a turbocharger 10, there is no need for a gap for rotating the turbine nozzle 25, and dust or the like in the exhaust gas does not enter the gap unlike the conventional one. The phenomenon that the flow rate of the exhaust gas flowing into the engine 30 cannot be adjusted can be avoided.
  • the inner casing 21 is divided into two parts in order to facilitate the demolding of the casting process, that is, the inner peripheral portion of the other end of the inner casing 21 is a separate member (member 33). It is set as the structure couple
  • the dual-structure gas inlet casing 27 that forms such an exhaust gas flow path flows in direct contact with both the inner casing 21 and the outer casing 22, and therefore the inner casing 21 and the outer casing 22. There will be no difference in the heat effect received from the exhaust gas. For this reason, a large difference in thermal expansion does not occur between the inner casing 21 and the outer casing 22, and thermal stress acting on the components of the axial turbine 20 is reduced, so that an appropriate turbine clearance can be easily maintained. become. Thereby, in the axial flow turbine 20 and the turbocharger 10, the difficult design which considered the thermal expansion difference is eased, and the performance and reliability are improved.
  • the heat spread in the radial direction is uniform, and therefore the above-described inlay structure of the turbine nozzle 25 and the gas guide tube 29 is provided. It becomes possible.
  • Such a spigot structure not only improves the sealing performance of the fitting portion and prevents gas leakage, but also works when the spigot portion serves as a guide when the axial turbine 20 is assembled or opened for maintenance or the like. To make it easier. Since the exhaust gas passages 26 and 36 having a double structure are provided over the entire circumference in the turbine rotation direction, and there are no useless members in both the inner casing 21 and the outer casing 22, the gas inlet casing 27 can be reduced in weight. You can also.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional configuration diagram showing an example of an internal configuration on the turbine side of a turbocharger 50 for a large internal combustion engine in which a turbine and a compressor are provided coaxially.
  • the turbocharger 50 according to the present embodiment is different from that of the first embodiment described above in that a gas inlet casing 51 is provided instead of the gas inlet casing 27. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
  • symbol is attached
  • the gas inlet casing 51 is obtained by casting the inner casing 21 and the outer casing 22 described in the first embodiment as a single body. Therefore, in the present embodiment, the flange surfaces 21a and 22a, the stud bolt 23, and the nut 24 described in the first embodiment are not necessary, and an assembling operation in which the inner casing 21 and the outer casing 22 are combined and integrated. It becomes unnecessary.
  • the manufacturing cost and the maintenance cost can be further reduced, and the work process when the axial flow turbine 20 is assembled or opened for maintenance or the like can be simplified. Can do.
  • Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
  • turbochargers 10 and 50 described above are not used only in combination with large internal combustion engines such as marine internal combustion engines and power generation internal combustion engines, but can be used in combination with other various internal combustion engines.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional configuration diagram showing an example of an internal configuration on the turbine side of a turbocharger 60 for a small internal combustion engine in which a turbine and a compressor are provided coaxially.
  • the turbocharger 60 according to this embodiment is different from that of the first embodiment described above in that an axial turbine 70 is provided instead of the axial turbine 20. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
  • symbol is attached
  • the axial turbine 70 is formed between the inner casing 71 and the outer casing 72 by integrating separate inner casing 71 and outer casing 72 by fastening means (for example, the stud bolt 23 and the nut 24 (see FIG. 1)).
  • the gas inlet casing 77 is configured so that the space to be formed becomes an exhaust gas flow path (second exhaust gas flow path: auxiliary exhaust gas flow path) 76 for guiding the exhaust gas to the turbine nozzle 25.
  • the exhaust gas passage 76 is formed over the entire circumference in the rotational direction of the axial turbine 60, and an arrow Gi in FIG. 3 extends from the gas inlet 77 a of the gas inlet casing 77.
  • the exhaust gas thus introduced is guided to the gas outlet 77b through the exhaust gas passage 76 and then discharged from the outlet of the gas outlet casing 28 to the outside as indicated by an arrow Go in FIG.
  • the gas outlet 77b is provided to be opened so as to supply exhaust gas to the turbine nozzle 25 over the entire circumference in the rotation direction.
  • a hollow conical member 78 is provided at an inner peripheral portion (one end inner peripheral side) of one end (end portion on the rotor disc 32 side) of the inner casing 71, and an end surface (on the rotor disc 32 side) of the member 78.
  • An inner peripheral side member 25 a of a ring-shaped member (nozzle ring) forming the turbine nozzle 25 is coupled (attached) to the end surface via a bolt 35 and a fastener 79.
  • a passage (first exhaust gas passage: main exhaust gas passage) 80 is formed over the entire circumference in the rotational direction of the axial flow turbine 60.
  • the exhaust gas flow path 80 is provided on the inner peripheral side (radially inner side) of the exhaust gas flow path 76, and the exhaust gas flow path 76 and the exhaust gas flow path 80 are partition walls that form the inner casing 71 ( It is partitioned by a partition wall 37.
  • a flange 39 for connecting one end of a pipe (exhaust gas pipe) 38 is provided on the outer peripheral side of the central portion in the length direction of the inner casing 71, and a pipe 38 is provided on one side of the outer casing 72.
  • a flange 39 for connecting the other end is provided, and an open / close valve (for example, a butterfly valve) 41 that is automatically opened and closed by the control device 40 is connected in the middle of the pipe 38.
  • the exhaust gas branched in the middle of the exhaust gas passage 80 is guided to the exhaust gas passage 76 through a passage (not shown) formed in the flange 39 and the pipe 38. Yes.
  • the outer peripheral surface (radially outer surface) 81a is flush with the outer peripheral surface (radially outer surface) 37b of the partition wall 37 on the tip side (the outer peripheral member 25b side) of the turbine nozzle 25.
  • a partition wall (partition wall) 81 that partitions the inner peripheral side and the outer peripheral side of the turbine nozzle 25 is provided.
  • the partition wall 81 has a blade length of 0% at the base of the turbine nozzle 25 (position joined to the inner peripheral member 25a) and a position at the tip of the turbine nozzle 25 (joined to the outer peripheral member 25b). When the position) is 100%, the blade length is about 90%.
  • the on-off valve 41 is fully closed, the load on the internal combustion engine is high, and the exhaust gas is exhausted.
  • the on-off valve 41 is fully opened. That is, when the load on the internal combustion engine is low and the amount of exhaust gas is small, the entire amount of exhaust gas introduced from the gas inlet 77a of the gas inlet casing 77 is led to the gas outlet 77b through the exhaust gas passage 80. It is burned.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet 77b is sucked into the inner peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the inner peripheral member 25a and the partition wall 81) from the gas outlet 77b that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated by expanding when passing through the turbine rotor blade 30.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet 77b is sucked into the inner peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the inner peripheral member 25a and the partition wall 81) from the gas outlet 77b that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the exhaust gas led to the gas outlet 76a is sucked into the outer peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the outer peripheral member 25b and the partition wall 81) from the gas outlet 76a that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated by expanding when passing through the turbine rotor blade 30. Then, as the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 rotate, a compressor (not shown) provided at the other end of the rotor shaft 31 is driven, and the air supplied to the internal combustion engine is compressed.
  • the on-off valve 41 is, for example, when the pressure of the air sent (discharged) from the compressor or the pressure of the air supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine is lower than 0.2 MPa (2 bar) in absolute pressure, That is, when the internal combustion engine is operated at a low load, the engine is fully closed, and the pressure of the air sent (discharged) from the compressor or the pressure of the air supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine is 0 in absolute pressure.
  • the pressure is 2 MPa (2 bar) or more, that is, when the internal combustion engine is operating at a high load, the engine is fully opened.
  • turbocharger 60 Since the operational effects of the turbocharger 60 according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted here.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional configuration diagram showing an example of an internal configuration on the turbine side of a turbocharger 90 for a small internal combustion engine in which a turbine and a compressor are provided coaxially.
  • the turbocharger 90 according to the present embodiment is different from that of the third embodiment described above in that an axial flow turbine 100 is provided instead of the axial flow turbine 70. Since other components are the same as those of the third embodiment described above, description of these components is omitted here.
  • symbol is attached
  • the axial turbine 100 is formed between the inner casing 101 and the outer casing 102 by integrating separate inner casing 101 and outer casing 102 by fastening means (for example, stud bolts 23 and nuts 24 (see FIG. 1)).
  • the gas inlet casing 107 is configured such that the space to be formed becomes an exhaust gas passage (second exhaust gas passage: auxiliary exhaust passage) 76 for guiding the exhaust gas to the turbine nozzle 25.
  • the exhaust gas passage 76 is formed over the entire circumference in the rotational direction of the axial flow turbine 100, and the arrow Gi in FIG. 4 extends from the gas inlet 107a of the gas inlet casing 107.
  • the exhaust gas thus introduced is guided to the gas outlet 107b through the exhaust gas flow path 76 and then discharged from the outlet of the gas outlet casing 28 to the outside as indicated by an arrow Go in FIG.
  • the gas outlet 107b is provided to be opened so as to supply exhaust gas to the turbine nozzle 25 over the entire circumference in the rotation direction.
  • a hollow conical member 108 is provided at an inner peripheral portion (one end inner peripheral side) of one end (end portion on the rotor disc 32 side) of the inner casing 101, and an end surface of the member 108 (on the rotor disc 32 side).
  • An inner peripheral side member 25 a of a ring-shaped member (nozzle ring) forming the turbine nozzle 25 is coupled (attached) to the end surface via a bolt 35 and a fastener 79.
  • the exhaust gas flow that guides the exhaust gas introduced from the gas inlet 107a to the inner peripheral side (radially inner side) of the turbine nozzle 25.
  • a passage (first exhaust gas passage: main exhaust gas passage) 80 is formed over the entire circumference of the axial flow turbine 100 in the rotational direction.
  • the exhaust gas flow path 80 is provided on the inner peripheral side (radially inner side) of the exhaust gas flow path 76, and the exhaust gas flow path 76 and the exhaust gas flow path 80 are partition walls (which form the inner casing 101). It is partitioned by a partition wall 37.
  • a flange 39 for connecting an open / close valve (for example, a butterfly valve) 41 that is automatically opened and closed by the control device 40 is provided on one side portion of one end side of the inner casing 101.
  • a flange 39 for connecting the other end of the pipe 38 is provided at one side portion, and one end of the pipe (exhaust gas pipe) 38 is connected to the on-off valve 41.
  • the exhaust gas branched in the middle of the exhaust gas passage 80 is guided to the exhaust gas passage 76 through a passage (not shown) formed in the flange 39 and the pipe 38. Yes.
  • the turbocharger 90 configured in this way, for example, when the load on the internal combustion engine is low and the amount of exhaust gas is small, the on-off valve 41 is fully closed, the load on the internal combustion engine is high, and the exhaust gas When the amount is large, the on-off valve 41 is fully opened. That is, when the load on the internal combustion engine is low and the amount of exhaust gas is small, the entire amount of exhaust gas introduced from the gas inlet 107a of the gas inlet casing 107 is guided to the gas outlet 107b through the exhaust gas passage 80. It is burned.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet 107b is sucked into the inner peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the inner peripheral member 25a and the partition wall 81) from the gas outlet 107b that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated by expanding when passing through the turbine rotor blade 30.
  • the exhaust gas guided to the gas outlet 107b is sucked into the inner peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the inner peripheral member 25a and the partition wall 81) from the gas outlet 107b that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the exhaust gas led to the gas outlet 76a is sucked into the outer peripheral side of the turbine nozzle 25 (in the space partitioned by the outer peripheral member 25b and the partition wall 81) from the gas outlet 76a that opens over the entire circumference in the rotation direction.
  • the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 are rotated by expanding when passing through the turbine rotor blade 30. Then, as the rotor disk 32 and the rotor shaft 31 rotate, a compressor (not shown) provided at the other end of the rotor shaft 31 is driven, and the air supplied to the internal combustion engine is compressed.
  • turbocharger 90 Since the operational effect of the turbocharger 90 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is omitted here.
  • turbochargers 60 and 90 described above are not used only in combination with a small internal combustion engine such as a marine internal combustion engine or a power generation internal combustion engine, but can be used in combination with other various internal combustion engines.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
  • the on-off valve 41 is fully closed when the load on the internal combustion engine is low and the amount of exhaust gas is small, and the on-off valve when the load on the internal combustion engine is high and the amount of exhaust gas is large.
  • a specific example has been described in which 41 is in a fully open state, that is, in which the on-off valve 41 is used in either the fully open position or the fully closed position.
  • the control device 40 may adjust the opening degree of the on-off valve 41 according to the load of the internal combustion engine.
  • the on-off valve 41 is fully closed when the load on the internal combustion engine is in the low load region below the first predetermined value, and the load on the internal combustion engine is higher than the second predetermined value, which is greater than the first predetermined value.
  • the control device 40 opens the on-off valve.
  • the opening degree of 41 can be linearly changed according to the load of the internal combustion engine.
  • the rotation speed of the turbochargers 10, 50, 60, 90 can be changed steplessly and finely according to the load of the internal combustion engine, and the turbochargers 10, 50, 60, 90 Surging and vibration can be more effectively prevented.
  • gas inlet casings 27, 51, 77, and 107 including the pipe 38 and the on-off valve 41 are provided in the axial flow turbines 20, 70, and 100 shown in any of FIGS.
  • the present invention can be applied not only to 50, 60, and 90 but also to rotating machines such as centrifugal / mixed flow turbines and power turbines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

　内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むターボ過給機（１０）のガス入口ケーシング（２７）において、内側ケーシング（２１）と外側ケーシング（２２）との間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズル（２５）の外周側に導くための第１の排気ガス流路（２６）となるよう構成されている。前記内側ケーシング（２１）の内周側には、前記第１の排気ガス流路（２６）の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズル（２５）の内周側に導くための第２の排気ガス流路（３６）が形成されている。前記第１の排気ガス流路（２６）の途中と、前記第２の排気ガス流路（３６）のガス入口とが排気ガス管（３８）を介して連通され、その途中に開閉弁（４１）が接続されている。これにより、簡単な構成で、製造費およびメンテナンス費が低減され、タービンの性能が向上する。

Description

ターボ過給機
　本発明は、例えば、舶用内燃機関や発電用内燃機関等の大型内燃機関と組み合わせて使用されるターボ過給機に関するものである。
　内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を燃焼室内へ強制的に送り込むターボ過給機としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特開２００７－６４１２６号公報
　上記特許文献１に開示されたターボ過給機は、ノズルベーン（タービンノズル）を回動させることによりノズル開度（ノズル部の開口面積）を変更し、排気タービンホイールに流入する排気の流速を調整できるようにしたものである。
　しかしながら、このようなターボ過給機では、ノズルベーンを回動させるための複雑な機構が必要となり、製造費およびメンテナンス費が高くなってしまうといった問題点がある。また、このようなターボ過給機では、ノズルベーンを回動させるための隙間が必要となり、この隙間から排気ガスが漏れ出して、タービンの性能が低下してしまうといった問題点もあった。さらに、このようなターボ過給機では、ノズルベーンを回動させるための隙間に排気ガス中の粉塵等が入り込み、ノズルベーンをスムーズに回動させることができなくなるおそれがある。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、かつ、製造費およびメンテナンス費を低減させることができて、タービンの性能を向上させることができるターボ過給機を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
　本発明の第１の態様に係るターボ過給機は、内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むターボ過給機であって、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの外周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、前記内側ケーシングの内周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの内周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されている。
　本発明の第２の態様に係るターボ過給機は、内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むターボ過給機であって、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの内周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、前記内側ケーシングの外周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの外周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されている。
　本発明の第１の態様または第２の態様に係るターボ過給機によれば、タービンノズルを回動させるための複雑な機構が不要となるので、製造費およびメンテナンス費を低減させることができる。
　また、このようなターボ過給機では、タービンノズルを回動させるための隙間も不要となり、従来のもののようにこの隙間から排気ガスが漏れ出すこともないので、タービンの性能を向上させることができる。
　さらに、このようなターボ過給機では、タービンノズルを回動させるための隙間も不要となり、従来のもののようにこの隙間に排気ガス中の粉塵等が入り込むことがないので、タービン動翼に流入する排気の流速が調整できなくなるといった現象を回避することができる。
　上記ターボ過給機において、前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとが、一体物として構成されているとさらに好適である。
　このようなターボ過給機によれば、内側ケーシングと外側ケーシングとを組み合わせて一体化させるための構成や組立作業が不要となるので、製造費およびメンテナンス費をさらに低減させることができ、作業工程の簡素化を図ることができる。
　上記ターボ過給機において、前記タービンノズルの側に位置する前記内側ケーシングの一端内周部が、中空円筒状の別部材とされているとさらに好適である。
　上記ターボ過給機において、前記タービンノズルの側に位置する前記内側ケーシングの一端内周部が、中空円錐状の別部材とされているとさらに好適である。
　このようなターボ過給機によれば、鋳型（砂型）の形状に細く長い部分（狭い隙間を形成する部分）がなくなり、鋳型（砂型）の形状を簡素な形状とすることができるので、鋳造工程の脱型を容易なものとすることができる。
　本発明の第３の態様に係るターボ過給機の運転方法は、内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むとともに、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの外周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、前記内側ケーシングの内周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの内周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されているガス入口ケーシングを備えたターボ過給機の運転方法であって、前記内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に前記開閉弁を全閉状態とし、前記内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に前記開閉弁を全開状態とする。
　本発明の第４の態様に係るターボ過給機の運転方法は、内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むとともに、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの内周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、前記内側ケーシングの外周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの外周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されているガス入口ケーシングを備えたターボ過給機の運転方法であって、前記内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に前記開閉弁を全閉状態とし、前記内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に前記開閉弁を全開状態とする。
　本発明の第３の態様または第４の態様に係るターボ過給機の運転方法によれば、例えば、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に開閉弁が全閉状態とされ、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に開閉弁が全開状態とされる。
　すなわち、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合には、ガス入口ケーシングのガス入口から導入された排気ガスの全量が、排気ガス流路を通ってガス出口に導かれる。ガス出口に導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口からタービンノズルの外周側に吸い込まれ、タービン動翼を通過する際に膨張してロータディスクおよびロータ軸を回転させる。
　一方、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合には、ガス入口ケーシングのガス入口から導入された排気ガスの大半（約７０～９５％）が、第１の排気ガス流路を通ってガス出口に導かれ、ガス入口ケーシングのガス入口から導入された排気ガスの一部（約５～３０％）が、排気ガス管、開閉弁、第２の排気ガス流路を通ってガス出口に導かれる。ガス出口に導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口からタービンノズルの外周側に吸い込まれ、ガス出口に導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口からタービンノズルの内周側に吸い込まれて、タービン動翼を通過する際に膨張してロータディスクおよびロータ軸を回転させる。
　これにより、タービンノズルを回動させるための複雑な機構を不要とすることができ、製造費およびメンテナンス費を低減させることができる。
　また、タービンノズルを回動させるための隙間を不要とすることができ、従来のもののようにこの隙間から排気ガスが漏れ出すことをなくすことができて、タービンの性能を向上させることができる。
　さらに、タービンノズルを回動させるための隙間を不要とすることができ、従来のもののようにこの隙間に排気ガス中の粉塵等が入り込むことをなくすことができて、タービン動翼に流入する排気の流速が調整できなくなるといった現象を回避することができる。
　本発明に係るターボ過給機によれば、簡単な構成で、かつ、製造費およびメンテナンス費を低減させることができて、タービンの性能を向上させることができるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係るターボ過給機の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。 本発明の第２実施形態に係るターボ過給機の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。 本発明の第３実施形態に係るターボ過給機の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。 本発明の第４実施形態に係るターボ過給機の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。
　以下、本発明の第１実施形態に係るターボ過給機（「排気タービン過給機」ともいう。）について、図１を参照しながら説明する。
　図１は、タービンおよび圧縮機を同軸に設けた大型内燃機関用のターボ過給機１０の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。
　ターボ過給機１０は、軸流タービン２０に導入した内燃機関の排気ガスが膨張して得られる軸出力で同軸の圧縮機（図示せず）を回転させ、高密度に圧縮した圧縮空気を内燃機関に供給するように構成された、例えば、軸流式のタービンである。
　なお、図１中に格子状のハッチングで示す部分は、断熱および防音の目的で設置された断熱材１１である。
　軸流タービン２０は、別体の内側ケーシング２１および外側ケーシング２２を締結手段（例えば、スタッドボルト２３およびナット２４）により一体化し、内側ケーシング２１と外側ケーシング２２との間に形成される空間が排気ガスをタービンノズル２５に導くための排気ガス流路（第１の排気ガス流路：主排気ガス流路）２６となるよう構成されたガス入口ケーシング２７を備えている。
　このような二重構造のガス入口ケーシング２７では、排気ガス流路２６が軸流タービン２０の回転方向の全周にわたって形成されており、ガス入口ケーシング２７のガス入口２７ａから図１中に矢印Ｇｉで示すように導入された排気ガスは、排気ガス流路２６を通ってガス出口２７ｂに導かれた後、図１中に矢印Ｇｏで示すようにしてガス出口ケーシング２８の出口から外部へ排出される。また、ガス出口２７ｂは、回転方向の全周にわたってタービンノズル２５へ排気ガスを供給するように開口して設けられている。
　なお、図１中の符号２９は、タービン動翼３０の下流側に設けられたガス案内筒である。
　また、軸流タービン２０は、ロータ軸３１の一端部に設けられたロータディスク３２と、このロータディスク３２の周縁部に、周方向に沿って取り付けられた多数のタービン動翼３０とを備えている。タービン動翼３０は、タービンノズル２５の出口となる下流側に近接して設けられている。そして、タービンノズル２５から噴出する高温の排気ガスがタービン動翼３０を通過して膨張することにより、ロータディスク３２およびロータ軸３１が回転するようになっている。
　上述した二重構造のガス入口ケーシング２７において、内側ケーシング２１の一端部は、外側ケーシング２２の一端部に締結手段（例えば、スタッドボルト２３およびナット２４）により固定支持されている。すなわち、内側ケーシング２１は、ロータディスク３２の反対側となる紙面右側のケーシング端部に形成されたフランジ面２１ａと、このフランジ面２１ａに対向するように形成された外側ケーシング２２のフランジ面２２ａとを重ね合わせた状態にして、この状態で締結手段（例えば、ナット２４）を締め付けていくことにより固定支持されている。これらのフランジ面２１ａ，２２ａは、いずれもロータディスク３２と一体に回転するロータ軸３１の軸方向と直交する面とされている。
　また、内側ケーシング２１の他端（ロータディスク３２側の端部）内周部（他端部内周側）は、中空円筒状の部材３３がボルト３４を介して結合される（取り付けられる）構造とされており、部材３３の端面（ロータディスク３２側の端面）には、タービンノズル２５を形成するリング状部材（ノズルリング）の内周側部材２５ａがボルト３５を介して結合されて（取り付けられて）いる。一般にノズルリングと呼ばれてタービンノズル２５を形成するリング状部材は、所定の間隔を有する内周側部材２５ａおよび外周側部材２５ｂのリング部材間を仕切部材で連結した二重リング構造とされている。
　一方、タービンノズル２５を形成するノズルリングの外周側部材２５ｂは、ガス入口側（ガス出口２７ｂの側）の端部内周面２５ｃがラッパ形状に拡径されている。また、外側ケーシング２２のロータディスク３２側の端部には、外側ケーシング２２の内周面をロータディスク３２の方向へ折曲するようにして形成された段差部２２ｂが設けられている。そして、この段差部２２ｂと、ノズルリング２５のガス入口側の端部に設けられた段差部２５ｄとが軸方向で係合（嵌合）するように構成されている。
　さらに、タービンノズル２５の外周側部材２５ｂには、ガス出口側（タービン動翼３０の側）となる端部にガス案内筒２９が連結されている。タービンノズル２５の外周側部材２５ｂとガス案内筒２９との連結部は、互いの端部どうしを嵌合させたインロー構造とされている。
　さて、本実施形態に係る内側ケーシング２１の内周側（半径方向内側）には、排気ガス流路２６の途中で分岐された排気ガスを、タービンノズル２５の内周側（半径方向内側）に導く排気ガス流路（第２の排気ガス流路：副排気ガス流路）３６が、軸流タービン２０の回転方向の全周にわたって形成されている。この排気ガス流路３６は、排気ガス流路２６の内周側（半径方向内側）に設けられており、排気ガス流路２６と排気ガス流路３６とは、内側ケーシング２１を形成する隔壁（仕切壁）３７によって仕切られている。
　また、内側ケーシング２１の一端内周部（一端部内周側）には、配管（排気ガス管）３８を接続するためのフランジ３９が設けられており、配管３８の途中には、制御装置４０によって自動的に開閉される開閉弁（例えば、バタフライ弁）４１が接続されている。そして、排気ガス流路２６の途中で分岐された排気ガスは、フランジ３９および配管３８の内部に形成された流路（図示せず）を通って排気ガス流路３６に導かれるようになっている。
　さらに、タービンノズル２５の根元側（内周側部材２５ａの側）には、その内周面（半径方向内側の表面）４２ａが、隔壁３７の内周面（半径方向内側の表面）３７ａと同一平面を形成するとともに、タービンノズル２５の内周側と外周側とを仕切る隔壁（仕切壁）４２が設けられている。
　なお、隔壁４２は、タービンノズル２５の根元における位置（内周側部材２５ａと接合されている位置）を翼長さ０％、タービンノズル２５の先端における位置（外周側部材２５ｂと接合されている位置）を翼長さ１００％とした場合、翼長さ約１０％の位置に設けられている。
　このように構成されたターボ過給機１０では、例えば、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に開閉弁４１が全閉状態とされ、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に開閉弁４１が全開状態とされる。
　すなわち、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合には、ガス入口ケーシング２７のガス入口２７ａから導入された排気ガスの全量が、排気ガス流路２６を通ってガス出口２７ｂに導かれる。ガス出口２７ｂに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口２７ｂからタービンノズル２５の外周側（外周側部材２５ｂと隔壁４２とで仕切られた空間内）に吸い込まれ、タービン動翼３０を通過する際に膨張してロータディスク３２およびロータ軸３１を回転させる。
　一方、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合には、ガス入口ケーシング２７のガス入口２７ａから導入された排気ガスの大半（約７０～９５％）が、排気ガス流路２６を通ってガス出口２７ｂに導かれ、ガス入口ケーシング２７のガス入口２７ａから導入された排気ガスの一部（約５～３０％）が、フランジ３９、配管３８、開閉弁４１、排気ガス流路３６を通ってガス出口３６ａに導かれる。ガス出口２７ｂに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口２７ｂからタービンノズル２５の外周側（外周側部材２５ｂと隔壁４２とで仕切られた空間内）に吸い込まれ、ガス出口３６ａに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口３６ａからタービンノズル２５の内周側（内周側部材２５ａと隔壁４２とで仕切られた空間内）に吸い込まれて、タービン動翼３０を通過する際に膨張してロータディスク３２およびロータ軸３１を回転させる。
　そして、ロータディスク３２およびロータ軸３１が回転することにより、ロータ軸３１の他端部に設けられた圧縮機（図示せず）が駆動され、内燃機関に供給する空気が圧縮される。
　なお、圧縮機で圧縮される空気は、フィルター（図示せず）を通して吸入され、タービン動翼３０で膨張した排気ガスは、ガス出口案内筒２９およびガス出口ケーシング２８に導かれて外部へ流出する。
　また、開閉弁４１は、例えば、圧縮機から送出（吐出）される空気の圧力、または内燃機関の燃焼室に供給される空気の圧力が絶対圧力で０．２ＭＰａ（２ｂａｒ）よりも低い場合、すなわち、内燃機関が低負荷運転されている場合に全閉状態とされ、圧縮機から送出（吐出）される空気の圧力、または内燃機関の燃焼室に供給される空気の圧力が絶対圧力で０．２ＭＰａ（２ｂａｒ）以上の場合、すなわち、内燃機関が高負荷運転されている場合に全開状態とされる。
　本実施形態に係るターボ過給機１０によれば、タービンノズル２５を回動させるための複雑な機構が不要となるので、製造費およびメンテナンス費を低減させることができる。
　また、このようなターボ過給機１０では、タービンノズル２５を回動させるための隙間も不要となり、従来のもののようにこの隙間から排気ガスが漏れ出すこともないので、タービンの性能を向上させることができる。
　さらに、このようなターボ過給機１０では、タービンノズル２５を回動させるための隙間も不要となり、従来のもののようにこの隙間に排気ガス中の粉塵等が入り込むことがないので、タービン動翼３０に流入する排気の流速が調整できなくなるといった現象を回避することができる。
　また、内側ケーシング２１は、鋳造工程の脱型を容易なものとするため二分割構造、すなわち、内側ケーシング２１の他端内周部を別部材（部材３３）とし、この部材３３がボルト３４を介して結合される構造とされている。
　そして、このような排気ガスの流路を形成する二重構造のガス入口ケーシング２７は、内側ケーシング２１および外側ケーシング２２の両方と直接排気ガスが接触して流れるので、内側ケーシング２１および外側ケーシング２２が排気ガスから受ける熱影響に差が生じるようなことはない。このため、内側ケーシング２１と外側ケーシング２２との間に大きな熱膨張差が生じるようなことはなく、軸流タービン２０の構成部品に作用する熱応力が小さくなって適正なタービン隙間の維持が容易になる。
　これにより、軸流タービン２０およびターボ過給機１０においては、熱膨張差を考慮した困難な設計が緩和され、しかも、性能や信頼性が向上する。
　また、内側ケーシング２１と外側ケーシング２２との間に大きな温度差がない二重ケーシング構造では、半径方向の熱延びが均一化するので、上述したタービンノズル２５とガス案内筒２９とのインロー構造が可能となる。このようなインロー構造は、嵌合部のシール性が向上してガス漏れを防止できるだけでなく、メンテナンス等で軸流タービン２０の組立や開放を行う際には、インロー部がガイドとなって作業を容易にする。
　そして、二重構造の排気ガス流路２６，３６がタービン回転方向の全周にわたって設けられ、内側ケーシング２１および外側ケーシング２２の両方に無駄な部材がないので、ガス入口ケーシング２７を軽量化することもできる。
　本発明の第２実施形態に係るターボ過給機（「排気タービン過給機」ともいう。）について、図２を参照しながら説明する。
　図２は、タービンおよび圧縮機を同軸に設けた大型内燃機関用のターボ過給機５０の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。
　図２に示すように、本実施形態に係るターボ過給機５０は、ガス入口ケーシング２７の代わりに、ガス入口ケーシング５１を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
　なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
　ガス入口ケーシング５１は、第１実施形態のところで説明した内側ケーシング２１および外側ケーシング２２が一体物として鋳造成形されたものである。したがって、本実施形態では、第１実施形態のところで説明したフランジ面２１ａ，２２ａ、スタッドボルト２３、およびナット２４が不要となり、内側ケーシング２１と外側ケーシング２２とを組み合わせて一体化させるといった組立作業が不要となる。
　本実施形態に係るターボ過給機５０によれば、製造費およびメンテナンス費をさらに低減させることができ、メンテナンス等で軸流タービン２０の組立や開放を行う際の作業工程の簡素化を図ることができる。
　その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
　なお、上述したターボ過給機１０，５０は、舶用内燃機関や発電用内燃機関等の大型内燃機関のみと組み合わせて使用されるものではなく、その他各種の内燃機関と組み合わせて使用可能である。
　本発明の第３実施形態に係るターボ過給機（「排気タービン過給機」ともいう。）について、図３を参照しながら説明する。
　図３は、タービンおよび圧縮機を同軸に設けた小型内燃機関用のターボ過給機６０の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。
　図３に示すように、本実施形態に係るターボ過給機６０は、軸流タービン２０の代わりに、軸流タービン７０を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
　なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
　軸流タービン７０は、別体の内側ケーシング７１および外側ケーシング７２を締結手段（例えば、スタッドボルト２３およびナット２４（図１参照））により一体化し、内側ケーシング７１と外側ケーシング７２との間に形成される空間が排気ガスをタービンノズル２５に導くための排気ガス流路（第２の排気ガス流路：副排気ガス流路）７６となるよう構成されたガス入口ケーシング７７を備えている。
　このような二重構造のガス入口ケーシング７７では、排気ガス流路７６が軸流タービン６０の回転方向の全周にわたって形成されており、ガス入口ケーシング７７のガス入口７７ａから図３中に矢印Ｇｉで示すように導入された排気ガスは、排気ガス流路７６を通ってガス出口７７ｂに導かれた後、図３中に矢印Ｇｏで示すようにしてガス出口ケーシング２８の出口から外部へ排出される。また、ガス出口７７ｂは、回転方向の全周にわたってタービンノズル２５へ排気ガスを供給するように開口して設けられている。
　また、内側ケーシング７１の一端（ロータディスク３２側の端部）内周部（一端部内周側）には、中空円錐状の部材７８が設けられており、部材７８の端面（ロータディスク３２側の端面）には、タービンノズル２５を形成するリング状部材（ノズルリング）の内周側部材２５ａがボルト３５および留め具７９を介して結合されて（取り付けられて）いる。
　さて、本実施形態に係る内側ケーシング７１の内周側（半径方向内側）には、ガス入口７７ａから導入された排気ガスを、タービンノズル２５の内周側（半径方向内側）に導く排気ガス流路（第１の排気ガス流路：主排気ガス流路）８０が、軸流タービン６０の回転方向の全周にわたって形成されている。この排気ガス流路８０は、排気ガス流路７６の内周側（半径方向内側）に設けられており、排気ガス流路７６と排気ガス流路８０とは、内側ケーシング７１を形成する隔壁（仕切壁）３７によって仕切られている。
　また、内側ケーシング７１の長さ方向における中央部外周側には、配管（排気ガス管）３８の一端を接続するためのフランジ３９が設けられ、外側ケーシング７２の一側方部には配管３８の他端を接続するためのフランジ３９が設けられており、配管３８の途中には、制御装置４０によって自動的に開閉される開閉弁（例えば、バタフライ弁）４１が接続されている。そして、排気ガス流路８０の途中で分岐された排気ガスは、フランジ３９および配管３８の内部に形成された流路（図示せず）を通って排気ガス流路７６に導かれるようになっている。
　さらに、タービンノズル２５の先端側（外周側部材２５ｂの側）には、その外周面（半径方向外側の表面）８１ａが、隔壁３７の外周面（半径方向外側の表面）３７ｂと同一平面を形成するとともに、タービンノズル２５の内周側と外周側とを仕切る隔壁（仕切壁）８１が設けられている。
　なお、隔壁８１は、タービンノズル２５の根元における位置（内周側部材２５ａと接合されている位置）を翼長さ０％、タービンノズル２５の先端における位置（外周側部材２５ｂと接合されている位置）を翼長さ１００％とした場合、翼長さ約９０％の位置に設けられている。
　このように構成されたターボ過給機６０では、例えば、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に開閉弁４１が全閉状態とされ、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に開閉弁４１が全開状態とされる。
　すなわち、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合には、ガス入口ケーシング７７のガス入口７７ａから導入された排気ガスの全量が、排気ガス流路８０を通ってガス出口７７ｂに導かれる。ガス出口７７ｂに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口７７ｂからタービンノズル２５の内周側（内周側部材２５ａと隔壁８１とで仕切られた空間内）に吸い込まれ、タービン動翼３０を通過する際に膨張してロータディスク３２およびロータ軸３１を回転させる。
　一方、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合には、ガス入口ケーシング７７のガス入口７７ａから導入された排気ガスの大半（約７０～９５％）が、排気ガス流路８０を通ってガス出口７７ｂに導かれ、ガス入口ケーシング７７のガス入口７７ａから導入された排気ガスの一部（約５～３０％）が、フランジ３９、配管３８、開閉弁４１、排気ガス流路７６を通ってガス出口７６ａに導かれる。ガス出口７７ｂに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口７７ｂからタービンノズル２５の内周側（内周側部材２５ａと隔壁８１とで仕切られた空間内）に吸い込まれ、ガス出口７６ａに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口７６ａからタービンノズル２５の外周側（外周側部材２５ｂと隔壁８１とで仕切られた空間内）に吸い込まれて、タービン動翼３０を通過する際に膨張してロータディスク３２およびロータ軸３１を回転させる。
　そして、ロータディスク３２およびロータ軸３１が回転することにより、ロータ軸３１の他端部に設けられた圧縮機（図示せず）が駆動され、内燃機関に供給する空気が圧縮される。
　なお、圧縮機で圧縮される空気は、フィルター（図示せず）を通して吸入され、タービン動翼３０で膨張した排気ガスは、ガス出口案内筒２９およびガス出口ケーシング２８に導かれて外部へ流出する。
　また、開閉弁４１は、例えば、圧縮機から送出（吐出）される空気の圧力、または内燃機関の燃焼室に供給される空気の圧力が絶対圧力で０．２ＭＰａ（２ｂａｒ）よりも低い場合、すなわち、内燃機関が低負荷運転されている場合に全閉状態とされ、圧縮機から送出（吐出）される空気の圧力、または内燃機関の燃焼室に供給される空気の圧力が絶対圧力で０．２ＭＰａ（２ｂａｒ）以上の場合、すなわち、内燃機関が高負荷運転されている場合に全開状態とされる。
　本実施形態に係るターボ過給機６０の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
　本発明の第４実施形態に係るターボ過給機（「排気タービン過給機」ともいう。）について、図４を参照しながら説明する。
　図４は、タービンおよび圧縮機を同軸に設けた小型内燃機関用のターボ過給機９０の、タービン側の内部構成例を断面で示す一部断面構成図である。
　図４に示すように、本実施形態に係るターボ過給機９０は、軸流タービン７０の代わりに、軸流タービン１００を備えているという点で上述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
　なお、上述した第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
　軸流タービン１００は、別体の内側ケーシング１０１および外側ケーシング１０２を締結手段（例えば、スタッドボルト２３およびナット２４（図１参照））により一体化し、内側ケーシング１０１と外側ケーシング１０２との間に形成される空間が排気ガスをタービンノズル２５に導くための排気ガス流路（第２の排気ガス流路：副排気ガス流路）７６となるよう構成されたガス入口ケーシング１０７を備えている。
　このような二重構造のガス入口ケーシング１０７では、排気ガス流路７６が軸流タービン１００の回転方向の全周にわたって形成されており、ガス入口ケーシング１０７のガス入口１０７ａから図４中に矢印Ｇｉで示すように導入された排気ガスは、排気ガス流路７６を通ってガス出口１０７ｂに導かれた後、図４中に矢印Ｇｏで示すようにしてガス出口ケーシング２８の出口から外部へ排出される。また、ガス出口１０７ｂは、回転方向の全周にわたってタービンノズル２５へ排気ガスを供給するように開口して設けられている。
　また、内側ケーシング１０１の一端（ロータディスク３２側の端部）内周部（一端部内周側）には、中空円錐状の部材１０８が設けられており、部材１０８の端面（ロータディスク３２側の端面）には、タービンノズル２５を形成するリング状部材（ノズルリング）の内周側部材２５ａがボルト３５および留め具７９を介して結合されて（取り付けられて）いる。
　さて、本実施形態に係る内側ケーシング１０１の内周側（半径方向内側）には、ガス入口１０７ａから導入された排気ガスを、タービンノズル２５の内周側（半径方向内側）に導く排気ガス流路（第１の排気ガス流路：主排気ガス流路）８０が、軸流タービン１００の回転方向の全周にわたって形成されている。この排気ガス流路８０は、排気ガス流路７６の内周側（半径方向内側）に設けられており、排気ガス流路７６と排気ガス流路８０とは、内側ケーシング１０１を形成する隔壁（仕切壁）３７によって仕切られている。
　また、内側ケーシング１０１の一端側の一側方部には、制御装置４０によって自動的に開閉される開閉弁（例えば、バタフライ弁）４１を接続するためのフランジ３９が設けられ、外側ケーシング１０２の一側方部には配管３８の他端を接続するためのフランジ３９が設けられており、配管（排気ガス管）３８の一端は、開閉弁４１に接続されている。そして、排気ガス流路８０の途中で分岐された排気ガスは、フランジ３９および配管３８の内部に形成された流路（図示せず）を通って排気ガス流路７６に導かれるようになっている。
　このように構成されたターボ過給機９０では、例えば、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に開閉弁４１が全閉状態とされ、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に開閉弁４１が全開状態とされる。
　すなわち、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合には、ガス入口ケーシング１０７のガス入口１０７ａから導入された排気ガスの全量が、排気ガス流路８０を通ってガス出口１０７ｂに導かれる。ガス出口１０７ｂに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口１０７ｂからタービンノズル２５の内周側（内周側部材２５ａと隔壁８１とで仕切られた空間内）に吸い込まれ、タービン動翼３０を通過する際に膨張してロータディスク３２およびロータ軸３１を回転させる。
　一方、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合には、ガス入口ケーシング１０７のガス入口１０７ａから導入された排気ガスの大半（約７０～９５％）が、排気ガス流路８０を通ってガス出口１０７ｂに導かれ、ガス入口ケーシング１０７のガス入口１０７ａから導入された排気ガスの一部（約５～３０％）が、フランジ３９、配管３８、開閉弁４１、排気ガス流路７６を通ってガス出口７６ａに導かれる。ガス出口１０７ｂに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口１０７ｂからタービンノズル２５の内周側（内周側部材２５ａと隔壁８１とで仕切られた空間内）に吸い込まれ、ガス出口７６ａに導かれた排気ガスは、回転方向の全周にわたって開口するガス出口７６ａからタービンノズル２５の外周側（外周側部材２５ｂと隔壁８１とで仕切られた空間内）に吸い込まれて、タービン動翼３０を通過する際に膨張してロータディスク３２およびロータ軸３１を回転させる。
　そして、ロータディスク３２およびロータ軸３１が回転することにより、ロータ軸３１の他端部に設けられた圧縮機（図示せず）が駆動され、内燃機関に供給する空気が圧縮される。
　本実施形態に係るターボ過給機９０の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
　なお、上述したターボ過給機６０，９０は、舶用内燃機関や発電用内燃機関等の小型内燃機関のみと組み合わせて使用されるものではなく、その他各種の内燃機関と組み合わせて使用可能である。
　また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
　さらに、上述した実施形態では、内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に開閉弁４１が全閉状態とされ、内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に開閉弁４１が全開状態とされるもの、すなわち、開閉弁４１が全開位置か全閉位置のいずれかの位置で使用されるものを一具体例として説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、内燃機関の負荷に合わせて、制御装置４０が開閉弁４１の開度を調整するものであってもよい。すなわち、内燃機関の負荷が第１所定値以下の低負荷領域にある場合に開閉弁４１が全閉状態とされ、内燃機関の負荷が第１所定値よりも大きい第２所定値を超えて高負荷領域にある場合に開閉弁４１が全開状態とされて、内燃機関の負荷が第１所定値を超え、かつ、第２所定値以下の中負荷領域にある場合に、制御装置４０が開閉弁４１の開度を内燃機関の負荷に合わせて、例えば、線形的に変化させることもできる。
　これにより、ターボ過給機１０，５０，６０，９０の回転数を内燃機関の負荷に合わせて無段階で、かつ、きめ細かく変化させることができ、ターボ過給機１０，５０，６０，９０のサージングや振動をより効果的に防止することができる。
　さらにまた、配管３８、および開閉弁４１を含むガス入口ケーシング２７，５１，７７，１０７は、図１から図４のいずれかに示す軸流タービン２０，７０，１００や、ターボ過給機１０，５０，６０，９０のみに適用され得るものではなく、遠心式／斜流式のタービンや、パワータービン等の回転機械にも適用可能である。
　１０　ターボ過給機
　２１　内側ケーシング
　２２　外側ケーシング
　２５　タービンノズル
　２６　排気ガス流路（第１の排気ガス流路）
　３３　部材
　３６　排気ガス流路（第２の排気ガス流路）
　３８　配管（排気ガス管）
　４１　開閉弁
　５０　ターボ過給機
　６０　ターボ過給機
　７１　内側ケーシング
　７２　外側ケーシング
　７６　排気ガス流路（第２の排気ガス流路）
　７８　部材
　８０　排気ガス流路（第１の排気ガス流路）
　９０　ターボ過給機
　１０１　内側ケーシング
　１０２　外側ケーシング
　１０８　部材

Claims (7)

  1. 　内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むターボ過給機であって、
    　内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの外周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、
    　前記内側ケーシングの内周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの内周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、
    　前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されているターボ過給機。
  2. 　内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むターボ過給機であって、
    　内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの内周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、
    　前記内側ケーシングの外周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの外周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、
    　前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されているターボ過給機。
  3. 　前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとが、一体物として構成されている請求項１または２に記載のターボ過給機。
  4. 　前記タービンノズルの側に位置する前記内側ケーシングの一端内周部が、中空円筒状の別部材とされている請求項１または３に記載のターボ過給機。
  5. 　前記タービンノズルの側に位置する前記内側ケーシングの一端内周部が、中空円錐状の別部材とされている請求項２または３に記載のターボ過給機。
  6. 　内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むとともに、
    　内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの外周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、
    　前記内側ケーシングの内周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの内周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、
    　前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されているガス入口ケーシングを備えたターボ過給機の運転方法であって、
    　前記内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に前記開閉弁を全閉状態とし、前記内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に前記開閉弁を全開状態とするターボ過給機の運転方法。
  7. 　内燃機関の燃焼用空気を圧縮し、密度の高い空気を前記内燃機関の燃焼室内へ強制的に送り込むとともに、
    　内側ケーシングと外側ケーシングとの間に形成される空間が、前記内燃機関から排出された排気ガスをタービンノズルの内周側に導くための第１の排気ガス流路となるよう構成され、
    　前記内側ケーシングの外周側には、前記第１の排気ガス流路の途中で分岐された排気ガスを前記タービンノズルの外周側に導くための第２の排気ガス流路が形成されており、
    　前記第１の排気ガス流路の途中と、前記第２の排気ガス流路のガス入口とが排気ガス管を介して連通され、この排気ガス管の途中に開閉弁が接続されているガス入口ケーシングを備えたターボ過給機の運転方法であって、
    　前記内燃機関の負荷が低く、排気ガスの量が少ない場合に前記開閉弁を全閉状態とし、前記内燃機関の負荷が高く、排気ガスの量が多い場合に前記開閉弁を全開状態とするターボ過給機の運転方法。
PCT/JP2010/051826 2009-02-18 2010-02-08 ターボ過給機 WO2010095534A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020137012204A KR101370117B1 (ko) 2009-02-18 2010-02-08 터보 과급기
CN201080002632.1A CN102159816B (zh) 2009-02-18 2010-02-08 涡轮增压器
EP10743661.0A EP2400127B1 (en) 2009-02-18 2010-02-08 Turbo supercharger
US13/061,323 US20110308502A1 (en) 2009-02-18 2010-02-08 Turbocharger

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-035541 2009-02-18
JP2009035541 2009-02-18
JP2009-289810 2009-12-21
JP2009289810A JP5222274B2 (ja) 2009-02-18 2009-12-21 軸流タービンを備えたターボ過給機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010095534A1 true WO2010095534A1 (ja) 2010-08-26

Family

ID=42633817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/051826 WO2010095534A1 (ja) 2009-02-18 2010-02-08 ターボ過給機

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110308502A1 (ja)
EP (1) EP2400127B1 (ja)
JP (1) JP5222274B2 (ja)
KR (2) KR20110039497A (ja)
CN (2) CN103850732B (ja)
WO (1) WO2010095534A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5342594B2 (ja) 2011-03-31 2013-11-13 三菱重工業株式会社 ターボ過給機
DE102011080596A1 (de) * 2011-08-08 2013-02-14 Abb Turbo Systems Ag Anordnung für ein Leiten eines Abgases in einer axial angeströmten Abgasturbine
JP5260724B2 (ja) * 2011-12-28 2013-08-14 三菱重工業株式会社 ターボ過給機
DE102012211950A1 (de) * 2012-07-09 2014-05-08 Abb Turbo Systems Ag Abgasturbine
JP6090898B2 (ja) * 2012-08-31 2017-03-08 三菱重工業株式会社 内燃機関システムおよびこれを備えた船舶ならびに内燃機関システムの制御方法
JP2014070564A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関システムおよびこれを備えた船舶ならびに内燃機関システムの制御方法
JP5976498B2 (ja) * 2012-10-26 2016-08-23 三菱重工業株式会社 内燃機関システムおよびこれを備えた船舶ならびに内燃機関システムの運転方法
JP6165564B2 (ja) * 2013-09-05 2017-07-19 三菱重工業株式会社 軸流タービン、ターボ過給機、内燃機関、及び船舶
JP5960105B2 (ja) * 2013-09-11 2016-08-02 三菱重工業株式会社 ターボ過給機、タービンノズル及び船舶
JP5889266B2 (ja) * 2013-11-14 2016-03-22 三菱重工業株式会社 タービン
JP5922685B2 (ja) * 2014-01-31 2016-05-24 三菱重工業株式会社 排気タービン装置、過給機および排気エネルギー回収装置
JP6101297B2 (ja) * 2015-02-26 2017-03-22 三菱重工業株式会社 タービン及びターボ過給機
JP6700860B2 (ja) 2016-02-29 2020-05-27 三菱重工業株式会社 内燃機関の制御装置及び内燃機関
DE102017205434A1 (de) * 2016-04-11 2017-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung
CN109098780B (zh) * 2018-05-24 2024-05-14 中车大连机车研究所有限公司 一种涡轮增压器燃气废气进排气壳体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000110576A (ja) * 1998-10-08 2000-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気ガスタービン過給機
JP2006153002A (ja) * 2004-10-29 2006-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気タービン過給機
JP2007023894A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Toyota Motor Corp ターボ過給機
JP2007064126A (ja) 2005-08-31 2007-03-15 Komatsu Ltd 可変ターボ過給機

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE895293C (de) * 1950-11-05 1953-11-02 Licentia Gmbh Regelstufe von Axialturbinen fuer grosse Dampfdurchsatzmengen
US2966333A (en) * 1957-06-27 1960-12-27 Fairchild Engine & Airplane Overspeed safety device for turbine wheels
US3270495A (en) * 1963-08-14 1966-09-06 Caterpillar Tractor Co Apparatus for controlling speed and vibration of engine turbochargers
US3778194A (en) * 1972-08-28 1973-12-11 Carrier Corp Turbocharger structure
DE2618194A1 (de) * 1975-04-28 1976-11-11 Garrett Corp Turbomaschine
DE2840201A1 (de) * 1978-09-15 1980-03-27 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Vorrichtung zur veraenderung der zustroemquerschnittsflaeche der turbine eines abgasturboladers
US4389845A (en) * 1979-11-20 1983-06-28 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha Turbine casing for turbochargers
JPS6010834U (ja) * 1983-06-30 1985-01-25 石川島播磨重工業株式会社 軸流タ−ビン
SU1480776A3 (ru) * 1985-02-20 1989-05-15 Ббц Аг Браун, Бовери Унд Ко. (Фирма) Турбонагнетатель двигател внутреннего сгорани
JP3649300B2 (ja) * 1996-02-14 2005-05-18 石川島播磨重工業株式会社 排気タービン過給機
DE19615237C2 (de) * 1996-04-18 1999-10-28 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
JP3085916B2 (ja) * 1996-08-02 2000-09-11 三菱重工業株式会社 排気ガスタービン過給機
DE19818873C2 (de) * 1998-04-28 2001-07-05 Man B & W Diesel Ag Hubkolbenbrennkraftmaschine
JP2999173B2 (ja) * 1998-05-12 2000-01-17 三菱重工業株式会社 排気ガスタービン過給機の漏洩ガス排出装置
DE19905637C1 (de) * 1999-02-11 2000-08-31 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
JP2001012251A (ja) * 1999-06-24 2001-01-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気ガスタービン過給機のスラストフォースバランス機構
US6287091B1 (en) * 2000-05-10 2001-09-11 General Motors Corporation Turbocharger with nozzle ring coupling
US6302647B1 (en) * 2000-05-10 2001-10-16 General Motors Corporation Turbine inlet scroll
JP4487409B2 (ja) * 2000-11-06 2010-06-23 アイシン精機株式会社 タービン
JP4677179B2 (ja) * 2003-08-20 2011-04-27 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ブラシシール支持体
JP4247217B2 (ja) * 2005-08-25 2009-04-02 三菱重工業株式会社 排気タービン過給機
WO2010033996A2 (en) * 2008-09-22 2010-03-25 Metaldyne Company Llc Fabricated turbine housing
DE102009046940B4 (de) * 2009-11-20 2014-06-18 Mtu Friedrichshafen Gmbh Mehrstufige Aufladegruppe, Aufladesystem und Brennkraftmaschine, jeweils mit der mehrstufigen Aufladegruppe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000110576A (ja) * 1998-10-08 2000-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気ガスタービン過給機
JP2006153002A (ja) * 2004-10-29 2006-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気タービン過給機
JP2007023894A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Toyota Motor Corp ターボ過給機
JP2007064126A (ja) 2005-08-31 2007-03-15 Komatsu Ltd 可変ターボ過給機

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2400127A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102159816A (zh) 2011-08-17
US20110308502A1 (en) 2011-12-22
KR101370117B1 (ko) 2014-03-04
CN102159816B (zh) 2014-03-19
EP2400127A4 (en) 2013-09-04
CN103850732A (zh) 2014-06-11
KR20130057498A (ko) 2013-05-31
EP2400127B1 (en) 2015-11-04
EP2400127A1 (en) 2011-12-28
JP2010216468A (ja) 2010-09-30
KR20110039497A (ko) 2011-04-18
CN103850732B (zh) 2015-11-18
JP5222274B2 (ja) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5222274B2 (ja) 軸流タービンを備えたターボ過給機
JP4247214B2 (ja) 排気タービン過給機
KR20090035606A (ko) 조정 가능한 안내 베인의 시일링 수단
US20090196739A1 (en) Axial flow fluid device
JP5440390B2 (ja) シール構造及び可変容量型過給機
KR101529411B1 (ko) 터보 과급기
US20150114000A1 (en) Method and system for controlling compressor forward leakage
WO2013089158A1 (ja) ターボ過給機の排気入口ケーシング
WO2015037410A1 (ja) ターボ過給機、タービンノズル及び船舶
JP5260724B2 (ja) ターボ過給機
JP7143234B2 (ja) 過給機のケーシング及びそれを備えた過給機
WO2015033844A1 (ja) タービン、ターボ過給機、内燃機関、及び船舶

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080002632.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10743661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010743661

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117005487

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13061323

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE