(57)【要約】【課題】コンプレッサ９やコンプレッサ９の運転状態に関わらず検出精度を向上させ、検出部１３の破損を防止することができる回転速度検出装置１２の提供を目的とする。【解決手段】コンプレッサ９のコンプレッサケーシング１０に磁界のインダクタンスの変化によって近接するブレードであるフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出する検出部１３が設けられるコンプレッサ９の回転速度検出装置１２であって、検出部１３は全てのブレードであるフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内である重複領域Ｃに設けられる。【選択図】図４
2014032091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサのケーシングに磁界のインダクタンスの変化によって近接するブレードを検出する検出部が設けられるコンプレッサの回転速度検出装置であって、
前記検出部は
全ての前記ブレードを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内に設けられる回転速度検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、
全ての前記ブレードを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内において、前記ブレードが支持されるコンプレッサハブの外周面の垂線方向におけるブレード幅が最大となる前記ブレードの端部を検出するように設けられる請求項１に記載の回転速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度検出装置に関する。特に、コンプレッサの回転速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁界の変化を利用してコンプレッサの回転速度を検出する回転速度検出装置が知られている。コンプレッサのケーシングに磁界の変化を検出する検出部（センサ）を設け、被検出体であるブレードが近接することによる磁界の変化を検出することでコンプレッサの回転数の速度を測定するものである。例えば特許文献１のごとくである。
【０００３】
特許文献１に記載の回転速度検出装置は、ブレードの近接を精度よく検出するために検出部がコンプレッサ内部の吸気圧縮通路に露出するように配置されている。吸気圧縮通路の内部は、ブレードによって吸気が加圧圧縮される過程で発生する圧縮熱によって高温高圧の状態となる。このため、検出部は、コンプレッサの運転状態や配置された吸気圧縮通路内の位置よって、吸気の圧力及び圧縮熱による溶損や検出精度の低下が生じる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、コンプレッサやコンプレッサの運転状態に関わらず検出精度を向上させ、検出部の破損を防止することができる回転速度検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、コンプレッサのケーシングに磁界のインダクタンスの変化によって近接するブレードを検出する検出部が設けられるコンプレッサの回転速度検出装置であって、前記検出部は全ての前記ブレードを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内に設けられるものである。
【０００８】
即ち、請求項２においては、前記検出部は、全ての前記ブレードを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内において、前記ブレードが支持されるコンプレッサハブの外周面の垂線方向におけるブレード幅が最大となる前記ブレードの端部を検出するように設けられるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ブレードを検出する際に加圧圧縮された吸気の圧力及び圧縮熱の影響を受けることがない。これにより、コンプレッサやコンプレッサの運転状態に関わらず検出精度を向上させ、検出部の破損を防止することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、ブレードを検出する際に加圧圧縮された吸気の圧力及び圧縮熱の影響を受けることがない。また、ブレードの形状によらず検出部の配置を容易に決定することができる。これにより、コンプレッサやコンプレッサの運転状態に関わらず検出精度を向上させ、検出部の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボチャージャ及び回転速度検出装置の構成を示す断面図。
【図２】（ａ）本発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の検出部とブレードとの関係を示す一部断面図（ｂ）本発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の検出部と圧力との関係を示す一部断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の圧力測定の状態を示す一部断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の検出部とブレードと圧力との関係を示す一部断面図。
【図５】（ａ）従来の一実施形態に係る回転速度検出装置の検出結果を示すグラフを示す図（ｂ）本発明の一実施形態に係る回転速度検出装置の検出結果を示すグラフを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図１を用いて本発明の一実施形態に係るターボチャージャ１について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ターボチャージャ１は、図示しないエンジンから排出される排気の排気圧力を駆動源として加圧圧縮した吸気を図示しないエンジンに供給するものである。ターボチャージャ１は、連結部２、タービン６、コンプレッサ９等から構成される。
【００１５】
連結部２は、タービン６とコンプレッサ９とを連結する。連結部２は、センターハウジング３、連結軸４、軸受け５等から構成される。センターハウジング３は、一側にタービン６が連結され、他側にコンプレッサ９が連結される。連結軸４は、後述のタービンホイール８と後述のコンプレッサホイール１１とを連結する。連結軸４は、軸受け５を介してセンターハウジング３に回転自在に支持される。
【００１６】
タービン６は、図示しないエンジンの排気圧を回転駆動力に変換するものである。タービン６は、タービンケーシング７、タービンホイール８等から構成される。
【００１７】
タービンケーシング７は、有底円筒状に形成される部材である。タービンケーシング７は、一側（底部側）がセンターハウジング３に接続される。タービンケーシング７の一側には、外周部に排気が供給される排気供給路７ａが形成される。タービンケーシング７の他側（反底部側）には、排気の排出口７ｂが形成される。タービンケーシング７の底部には、連結軸４が連通されている。タービンケーシング７の排気供給路７ａは、タービンケーシング７の内部に連通するように形成される。
【００１８】
タービンホイール８は、タービンホイール８の基部であるタービンハブ８ａと、タービンハブ８ａの外周面８ｃに周方向に等間隔で配置される複数のタービンブレード８ｂとから構成される。タービンホイール８は、タービンハブ８ａが連結軸４に固定されて回転自在に支持される。タービンハブ８ａは、連結軸４の軸心に対して平行な反連結軸４側の外周面８ｃが連結軸４側に向かって湾曲しながら拡径し、連結軸４側端部に連結軸４の軸心に対して垂直な方向に向かうフランジ８ｄが形成される。
【００１９】
タービンホイール８は、タービンハブ８ａのフランジ８ｄ（拡径側）の外周がタービンケーシング７の排気供給路７ａに対向し、タービンハブ８ａの縮径側の端部がタービンケーシング７の排出口７ｂに対向するようにタービンケーシング７の内部に配置される。つまり、タービンホイール８は、排気の供給側から排出側に向かってタービンハブ８ａが縮径するように配置される。このように構成することで、タービンホイール８は、供給された排気の排気圧によって回転されながら、排気をタービンハブ８ａの外周面８ｃによって回転軸に平行な方向に案内して排出口７ｂから排出させる。
【００２０】
コンプレッサ９は、エンジンの給気を加圧圧縮する。コンプレッサ９は、コンプレッサケーシング１０、コンプレッサホイール１１等から構成される。
【００２１】
コンプレッサケーシング１０は、円筒状に形成される部材である。コンプレッサケーシング１０は、一側がセンターハウジング３に接続されて底部が構成される。センターハウジング３によって構成される底部には、連結軸４が連通されている。コンプレッサケーシング１０の一側（底部側）には、外周部に吸気が排出される吸気排出路１０ａが形成される。コンプレッサケーシング１０の他側（反底部側）には、吸気の供給口１０ｂが形成される。コンプレッサケーシング１０の内壁１０ｃは、一側に向かって拡径するように形成されて吸気排出路１０ａに連通される。
【００２２】
コンプレッサホイール１１は、コンプレッサホイール１１の基部を構成するコンプレッサハブ１１ａと、コンプレッサハブ１１ａの外周面１１ｄに周方向に等間隔で交互に配置される複数のフルブレード１１ｂ（全翼）とスプリッタブレード１１ｃ（短翼）とから構成される。
【００２３】
コンプレッサホイール１１は、コンプレッサハブ１１ａが連結軸４に固定されて回転自在に支持される。つまり、コンプレッサホイール１１は、連結軸４を介してタービンホイール８からの回転動力が伝達可能に構成される。コンプレッサハブ１１ａは、連結軸４の軸心に対して平行な反連結軸４側の外周面１１ｄが連結軸４側に向かって湾曲しながら拡径し、連結軸４側端部に連結軸４の軸心に対して垂直な方向に向かうフランジ１１ｅが形成される。フルブレード１１ｂ（全翼）とスプリッタブレード１１ｃ（短翼）の外縁形状は、微小な隙間を構成するようにコンプレッサケーシング１０の内壁１０ｃに沿って形成される。また、スプリッタブレード１１ｃの縮径側の端部は、フルブレード１１ｂの縮径側の端部よりも拡径側に配置される。なお、コンプレッサホイール１１は、スプリッタブレード１１ｃを有しないものでもよい。
【００２４】
コンプレッサホイール１１は、コンプレッサハブ１１ａのフランジ１１ｅ（拡径側）の外周がコンプレッサケーシング１０の吸気排出路１０ａに対向し、コンプレッサハブ１１ａの縮径側の端部がコンプレッサケーシング１０の吸気の供給口１０ｂに対向するようにコンプレッサケーシング１０の内部に配置される。つまり、コンプレッサホイール１１は、吸気の供給側から排出側に向かってコンプレッサハブ１１ａが拡径するように配置される。この際、コンプレッサケーシング１０の内壁１０ｃとコンプレッサハブ１１ａとの間隔は、吸気排出路１０ａに近接するにつれて狭くなるように構成される。すなわち、コンプレッサケーシング１０内には、コンプレッサケーシング１０の内壁１０ｃ、フルブレード１１ｂ、スプリッタブレード１１ｃ、及び外周面１１ｄに囲まれる空間によって吸気圧縮通路１１ｆ（図２、図３参照）が構成される。
【００２５】
上述の通り、ターボチャージャ１は、タービン６に排気が供給されると排気圧力によってタービンホイール８が回転される。タービンホイール８と接続されるコンプレッサホイール１１は、タービンホイール８の回転駆動力によって回転される。コンプレッサホイール１１は、吸気の供給口１０ｂから吸気を取り込む。取り込まれた吸気は、コンプレッサホイール１１によって吸気圧縮通路１１ｆを介して吸気排出路１０ａに排出される。この際、吸気は、吸気圧縮通路１１ｆにおいて加圧圧縮され、圧縮熱が発生する。
【００２６】
次に、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る回転速度検出装置１２について説明する。
【００２７】
図１に示すように、回転速度検出装置１２は、コンプレッサ９の回転速度を検出する。回転速度検出装置１２は、検出部１３、アンプ１４、コントローラ１５等から構成される。回転速度検出装置１２は、検出部１３でフルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃを検出することでコンプレッサ９の回転速度を検出する。
【００２８】
検出部１３は、フルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃとを検出する。検出部１３は、コンプレッサケーシング１０の吸気の供給口１０ｂ側に形成される挿入孔１０ｄに挿入して取り付けられる。この際、検出部１３は、その先端がコンプレッサケーシング１０の内壁１０ｃから突出しないように配置される。検出部１３は、略円筒状の筐体の内部に磁界を発生する図示しないコイルを有する。検出部１３は、コイルが発生する磁界をフルブレード１１ｂ若しくはスプリッタブレード１１ｃが通過した際に発生するインダクタンスの変化によって、フルブレード１１ｂ若しくはスプリッタブレード１１ｃの通過を検出する。
【００２９】
アンプ１４は、検出部１３からの信号を増幅するものである。アンプ１４は、検出部１３と接続され、検出部１３からの信号を取得する。アンプ１４は、検出部１３からの信号を増幅してコントローラ１５に送信する。
コントローラ１５は、コンプレッサ９の回転速度を算出するものである。コントローラ１５は、アンプ１４と接続され、アンプ１４からの増幅信号を取得する。コントローラ１５は、アンプ１４からの増幅信号を用いてコンプレッサ９の回転数を算出する。
【００３０】
以下では、図２から図４を用いて、回転速度検出装置１２の検出部１３の設置箇所について説明する。
【００３１】
検出部１３は、形状が異なるフルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃとを検出するために、フルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃとが共に磁界を通過するように配置しなければならない。従って、図２（ａ）に示すように、検出部１３は、フルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃとが共にコンプレッサケーシング１０に近接している範囲である領域Ａが磁界の範囲に含まれるように配置する必要がある。
【００３２】
また、検出部１３は、検出精度を向上させるために加圧圧縮された吸気の圧力や圧縮熱が加わらない範囲に配置しなければならない。従って、図２（ｂ）に示すように、検出部１３は、コンプレッサケーシング１０内に取り込まれた吸気が加圧圧縮されていない範囲、すなわち、コンプレッサケーシング１０内の圧力がゲージ圧で１気圧以下である領域Ｂに含まれるように配置する必要がある。
【００３３】
図３に示すように、領域Ｂの範囲は、コンプレッサケーシング１０内の圧力を測定することで決定される。コンプレッサケーシング１０内の圧力は、コンプレッサケーシング１０に吸気圧縮通路１１ｆに沿うようにして複数の測定用孔１０ｅを形成し、各測定用孔１０ｅの位置におけるコンプレッサケーシング１０内の圧力を測定する。具体的には、各測定用孔に気圧計１６を挿入し、コンプレッサケーシング１０の内壁１０ｃ近傍の圧力を測定する。このようにすることで、回転中のフルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃに接触することなく、コンプレッサケーシング１０内の吸気圧縮通路１１ｆにおける圧力を測定することができる。測定した吸気圧縮通路１１ｆにおける圧力に基づいて領域Ｂの範囲を決定する。なお、気圧計の種類は、機械式でもブルドン管式でもよい。
【００３４】
以上より、図４に示すように、検出部１３は、フルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃとを共に検出可能であり、コンプレッサケーシング１０内の圧力がゲージ圧で１気圧以下となる領域である重複領域Ｃが磁界の範囲に含まれるように配置する必要がある。このように、検出部１３を配置することで、従来の回転速度検出装置１２の検出結果（図５（ａ））と比較して、圧力や圧縮熱の影響を受けることがない。すなわち、コンプレッサの運転状態に関わらずフルブレード１１ｂとスプリッタブレード１１ｃとを検出することができる（図５（ｂ）参照）。
【００３５】
さらに、検出部１３は、重複領域Ｃにおいて、コンプレッサハブ１１ａの外周面１１ｄからその垂線方向のフルブレード１１ｂ若しくはスプリッタブレード１１ｃの外縁部までの長さ（以下、単に「ブレード幅」と記す）Ｗが最大となるフルブレード１１ｂ若しくはスプリッタブレード１１ｃの端部Ｄを検出地点として定める。重複領域Ｃ内のブレード幅Ｗが最大である位置が磁界の範囲に含まれることで、検出部１３は、圧力や圧縮熱の影響を受けることなく確実にフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出することができる（図５（ｂ）参照）。
【００３６】
以上のごとく、コンプレッサ９のコンプレッサケーシング１０に磁界のインダクタンスの変化によって近接するブレードであるフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出する検出部１３が設けられるコンプレッサ９の回転速度検出装置１２であって、検出部１３は全てのブレードであるフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内である重複領域Ｃに設けられるものである。
このように構成することにより、フルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出する際に加圧圧縮された吸気の圧力及び圧縮熱の影響を受けることがない。これにより、コンプレッサ９やコンプレッサ９の運転状態に関わらず検出精度を向上させ、検出部１３の破損を防止することができる。
【００３７】
また、検出部１３は、全てのフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出可能であり曝露圧力がゲージ圧で１気圧以下となる範囲内である重複領域Ｃにおいて、フルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃが支持されるコンプレッサハブ１１ａの外周面１１ｄの垂線方向におけるブレード幅Ｗが最大となるフルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃの端部Ｄを検出するように設けられるものである。
このように構成することにより、フルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃを検出する際に加圧圧縮された吸気の圧力及び圧縮熱の影響を受けることがない。また、フルブレード１１ｂ及びスプリッタブレード１１ｃの形状によらず検出部１３の配置を容易に決定することができる。これにより、コンプレッサ９やコンプレッサ９の運転状態に関わらず検出精度を向上させ、検出部１３の破損を防止することができる。
【００３８】
本発明の回転速度検出装置１２は、ターボチャージャ１付きエンジン（ガソリンエンジン、又は、特にディーゼルエンジン）に適用可能であり、ターボチャージャ１のコンプレッサ９に検出部１３（ターボセンサ）を取り付けることによって構成される。よって、エンジンのターボチャージャ１における回転速度検出装置１２を構成する検出部１３（ターボセンサ）の取り付け構造の技術に利用することが可能である。前記回転速度検出装置１２により、エンジンのターボチャージャ１の回転数を検出することによって、エンジンの各種制御を実施し、エンジンの性能と品質の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    ターボチャージャ
９    コンプレッサ
１１ｂ  フルブレード
１１ｃ  スプリッタブレード
１２    回転速度検出装置
１３    検出部
Ｃ    重複領域
【図１】
2014032091.tif 000003
【図２】
2014032091.tif 000004
【図３】
2014032091.tif 000005
【図４】
2014032091.tif 000006
【図５】
2014032091.tif 000007