(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続される過給機であって、
タービンハウジングおよびコンプレッサハウジングが一体化された過給機本体と、
前記過給機本体に回転自在に支持されるとともに、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、
前記コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動するダイアフラムおよび該ダイアフラムのケーシングで構成される作動部を有し、当該作動部の作動に伴って前記タービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータと、
前記アクチュエータを前記過給機本体に設置するための固定部材と、
前記エンジンに接続された状態で、前記作動部と前記エンジンとの間に配置され、前記エンジンから前記作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材と、を備え、
前記遮熱部材は、
前記ケーシングに沿って延在し、間隙を維持して対向配置されるとともに、該ケーシングと前記固定部材との間に狭持された一対の遮熱部を備え、
前記一対の遮熱部の間隙は、該一対の遮熱部の外部へ、前記エンジンと逆側に開放されていることを特徴とする過給機。
【請求項２】
前記一対の遮熱部のうち、前記作動部側に位置する遮熱部は、前記エンジン側に位置する遮熱部より、該作動部の作動方向を軸とする軸回り方向に長く延在することを特徴とする請求項１に記載の過給機。
【請求項３】
前記遮熱部材は、前記作動部と前記タービンハウジングとの間に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じてタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせる流量を調整するアクチュエータを備える過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機は、例えばエンジン等に接続して出力を高める用途で用いられる。この過給機の過給圧が高くなると、その後の排気ガスの流量や圧力が高まることから、過給機の回転力が高まって、さらに過給圧が高まり、エンジンや過給機が損傷する恐れがある。そこで、過給機の中には、排気ガスの一部をエンジンからタービンの下流にバイパスさせ、タービンハウジングに流入する排気ガスの圧力を抑制するアクチュエータを備えたものが普及している。
【０００３】
具体的に説明すると、過給機には、タービンインペラの上流と下流とを連通するバイパス流路が設けられるとともに、このバイパス流路を開閉するウェイストゲートバルブが設けられている。ウェイストゲートバルブにはアクチュエータが接続されており、このアクチュエータは、コンプレッサハウジング内の圧力が所定圧を超えるとダイアフラムが作動するとともに、このダイアフラムの作動に伴ってウェイストゲートバルブを開くように動作する。
【０００４】
上記アクチュエータ、より詳細にはダイアフラムは、一般的に熱に弱く、例えば、特許文献１に示される過給機においては、アクチュエータの近傍に、Ｌ形断熱部材を配している。こうすることで、アクチュエータが、エンジンの排気ガスによって高温となったタービンハウジングからの輻射熱によって劣化することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に示される断熱部材を設けたとしても、タービンハウジングやエンジン等の熱源からの輻射熱が強い場合や、アクチュエータがエンジンやタービンハウジング近傍に配置される場合には、輻射や対流によってアクチュエータ（ダイアフラム）への伝熱が防ぎきれないおそれがあり、断熱効果のより一層の向上が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止することができる過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の過給機は、エンジンに接続される過給機であって、タービンハウジングおよびコンプレッサハウジングが一体化された過給機本体と、前記過給機本体に回転自在に支持されるとともに、前記タービンハウジング内に収容されるタービンインペラが一端に設けられ、前記コンプレッサハウジング内に収容されるコンプレッサインペラが他端に設けられたタービン軸と、前記コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じて作動するダイアフラムおよび該ダイアフラムのケーシングで構成される作動部を有し、当該作動部の作動に伴って前記タービンインペラに導かれる流体をバイパスさせるアクチュエータと、前記アクチュエータを前記過給機本体に設置するための固定部材と、前記エンジンに接続された状態で、前記作動部と前記エンジンとの間に配置され、前記エンジンから前記作動部への伝熱を遮熱する遮熱部材と、を備え、前記遮熱部材は、前記ケーシングに沿って延在し、間隙を維持して対向配置されるとともに、該ケーシングと前記固定部材との間に狭持された一対の遮熱部を備え、前記一対の遮熱部の間隙は、該一対の遮熱部の外部へ、前記エンジンと逆側に開放されていることを特徴とする。
【００１２】
前記一対の遮熱部のうち、前記作動部側に位置する遮熱部は、前記エンジン側に位置する遮熱部より、該作動部の作動方向を軸とする軸回り方向に長く延在していてもよい。
【００１３】
前記遮熱部材は、前記作動部と前記タービンハウジングとの間に位置してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱源からの輻射熱によるアクチュエータの劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】過給機および過給機とエンジンの接続関係を説明するための説明図である。
【図２】過給機の外観斜視図である。
【図３】アクチュエータの外観斜視図である。
【図４】アクチュエータの正面図である。
【図５】図４（ａ）のＡ矢視図である。
【図６】過給機の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
図１は、過給機および過給機とエンジンの接続関係を説明するための説明図であり、図２は、過給機Ｃの外観斜視図である。以下では、図１に示す矢印Ｆ方向を過給機Ｃの前側とし、矢印Ｒ方向を過給機Ｃの後側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備えて構成される。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の前側に締結ボルト３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の後側に締結ボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。
【００１８】
ベアリングハウジング２には、過給機Ｃの前後方向に貫通する軸受孔２ａが形成されており、この軸受孔２ａにタービン軸７がベアリングを介して回転自在に支持されている。タービン軸７の前端部（一端）にはタービンインペラ８が一体的に連結されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、タービン軸７の後端部（他端）にはコンプレッサインペラ９が一体的に連結されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。
【００１９】
コンプレッサハウジング６には、過給機Ｃの後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、タービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。
【００２０】
また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりもタービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、エンジン１３の吸気口１３ａと連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジン１３の吸気口１３ａに導かれることとなる。
【００２１】
この昇圧された流体が漏れないよう、ベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６との接触面には、ベアリングハウジング２側に、タービン軸７の軸方向の凹みがあり、この凹みにＯリング２ｂが取り付けられている。
【００２２】
タービンハウジング４には、過給機Ｃの前側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１４が形成されている。また、締結ボルト３によってベアリングハウジング２とタービンハウジング４とが連結された状態では、これら両ハウジング２、４の対向面間に流路１５が形成される。この流路１５は、タービン軸７（タービンインペラ８）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。
【００２３】
また、タービンハウジング４には、流路１５よりもタービン軸７（タービンインペラ８）の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路１６が設けられている。タービンスクロール流路１６は、エンジン１３の排気口１３ｂから排出される排気ガスが導かれるガス流入口１６ａ（図２に示す）と連通するとともに、上記の流路１５にも連通している。したがって、ガス流入口１６ａからタービンスクロール流路１６に導かれた排気ガスは、流路１５およびタービンインペラ８を介して吐出口１４に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、タービン軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジン１３の吸気口１３ａに導かれることとなる。
【００２４】
ウェイストゲートバルブ１７は、ガス流入口１６ａからタービンスクロール流路１６までの流路１８に設けられる。この流路１８には、排気口１３ｂから排出される排気ガスを、タービンインペラ８の下流側にバイパスするバイパス流路１９が設けられており、ウェイストゲートバルブ１７によってバイパス流路１９が開かれると、排気ガスの一部がバイパス流路１９を介してタービンインペラ８の下流側にバイパスされることとなる。
【００２５】
ウェイストゲートバルブ１７の開閉のため、ウェイストゲートバルブ１７にはアクチュエータ２０が接続されている。このウェイストゲートバルブ１７とアクチュエータ２０との接続関係について説明する。
【００２６】
図１および図２に示すように、コンプレッサハウジング６内のコンプレッサスクロール流路１２に接続された配管２１が、アクチュエータ２０の作動部２２に接続される。
【００２７】
作動部２２は、コンプレッサスクロール流路１２で圧縮された流体の圧力に応じて作動する。具体的に、作動部２２は、円筒形状のケーシング２２ｃを有し、そのケーシング２２ｃによって外形が形成される。そして、ケーシング２２ｃの内部には、ダイアフラム２２ａとバネ２２ｂが配され（図１に示す）、ダイアフラム２２ａが流体から受ける圧力による力がバネの弾性力を超えると作動する。
【００２８】
ロッド２３は、一端が作動部２２に連結され、他端が介在部材２４を介して回転軸２５の一端に接続されており、作動部２２が作動すると矢印２２ｄの向きに動き、回転軸２５を矢印２５ａの向きに回転させる。回転軸２５の他端には介在部材２６を介してウェイストゲートバルブ１７が接続されており、ウェイストゲートバルブ１７は、回転軸２５の矢印２５ａの向きの回転に伴い開弁する。
【００２９】
そして、ウェイストゲートバルブ１７の開度が、コンプレッサスクロール流路１２で圧縮された流体の圧力に応じて変化することで、タービンインペラ８の下流側にバイパスされる排気ガスの流量が調整されることとなる。
【００３０】
こうして、アクチュエータ２０は、作動部２２の作動に伴ってタービンインペラ８に導かれる流体（排気ガス）をバイパスさせる流量を調整し、ガス流入口１６ａからタービンスクロール流路１６に流入する排気ガスの圧力を抑制し、タービンインペラ８の回転出力を抑える機能を果たす。
【００３１】
図３は、アクチュエータ２０の外観斜視図であり、図４は、アクチュエータ２０の正面図および部分断面図である。特に、図４（ａ）は、アクチュエータ２０の正面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）‐ＩＶ（ｂ）線断面図を示す。ただし、図４（ｂ）では、作動部２２の内部構造については図示を省略する。
【００３２】
図３に示すように、アクチュエータ２０の作動部２２の一端には、上述した配管２１が接続される取圧口２７が設けられ、作動部２２の他端には、アクチュエータ２０を過給機本体１に設置するための固定部材２８が設けられる。
【００３３】
固定部材２８は、図４（ｂ）に示すように、ネジやナット等の締結ボルト２９によって、作動部２２に固設される。また、固定部材２８は、２つの突出部分にボルト穴２８ａ、２８ｂが設けられ（図３参照）、このボルト穴２８ａ、２８ｂを介して不図示のボルト等によって過給機本体１にボルト締めされる。
【００３４】
アクチュエータ２０には、作動部２２のケーシング２２ｃの一部を覆うように遮熱部材３０が取り付けられる。遮熱部材３０は、過給機Ｃがエンジン１３に接続された状態で、作動部２２とエンジン１３との間に配置され、エンジン１３から作動部２２への伝熱を遮熱する。
【００３５】
遮熱部材３０は、作動部２２のケーシング２２ｃに沿って延在する。かかる構成により、遮熱部材３０は、作動部２２のダイアフラム２２ａへの伝熱をより確実に抑制できる。
【００３６】
また、遮熱部材３０は、図４（ｂ）に示すように、一対の遮熱部３１ａ、３１ｂを備えており、作動部２２の他端と固定部材２８との間に挟持される。
【００３７】
図５は、図４（ａ）のＡ矢視図である。図５（ｂ）の部分拡大図に示すように、遮熱部３１ａ、３１ｂは、間隙３０ａを維持して対向配置される。
【００３８】
本実施形態の過給機Ｃは、一対の遮熱部３１ａ、３１ｂがエンジン１３からアクチュエータ２０への輻射熱の伝熱を低減している。上述したように、この一対の遮熱部３１ａ、３１ｂは間隙３０ａを維持して配されるため、遮熱部材３０は、間隙３０ａの空気によって断熱効果が高められる。こうして、アクチュエータ２０の熱による劣化を低減可能となる。
【００３９】
一対の遮熱部３１ａ、３１ｂの間隙３０ａは、これら一対の遮熱部３１ａ、３１ｂによって密閉された空間ではなく、外部へ開放された構成となっている。かかる構成により、一対の遮熱部３１ａ、３１ｂの間隙３０ａに空気の流れが生じるため、空気によって遮熱部３１ａ、３１ｂそれぞれを冷却でき、遮熱部３１ａ、３１ｂの温度上昇を抑制可能となる。そのため、熱源からアクチュエータ２０への伝熱を一層低減することができる。
【００４０】
また、図５（ｂ）に示すように、一対の遮熱部３１ａ、３１ｂのうち、作動部２２側に位置する遮熱部３１ａは、エンジン１３側に位置する遮熱部３１ｂより、作動部２２の作動方向を軸とする軸回り方向（図中、両矢印３３で示す）に長く延在している。
【００４１】
エンジン１３から作動部２２への輻射熱は、エンジン１３から作動部２２へ放たれる電磁波によって生じる。図５（ａ）に、この電磁波を模式的に矢印で示す。本実施形態のように作動部２２が曲面を有する場合、作動部２２の側面側（図中破線の円３４で示す）よりもエンジン１３に面する中央側（図中破線の楕円３５で示す）の方が電磁波の密度が高く高温となり易い。
【００４２】
そこで、作動部２２側の遮熱部３１ａを長くすることで、高温となる中央側を２重構造とする一方、側面側を１枚として遮熱部材３０の占有体積を小さくすることが可能となる。そのため、過給機Ｃは、遮熱部材３０が過給機Ｃの他の部材に干渉し難くなると共に、軽量化を図ることができる。本実施形態では、図５（ａ）中、作動部２２の左側のみ、遮熱部３１ａの方が遮熱部３１ｂより長くしているが、作動部２２の右側も同様に、遮熱部３１ａの方が遮熱部３１ｂより長くしてもよい。
【００４３】
図６は、過給機Ｃの側面図である。図６において、エンジン１３は、ガス流入口１６ａに向かう、図中下側に位置する。ここで、図６に破線の円３６で示す、一対の遮熱部３１ａ、３１ｂの間隙３０ａの開放部分において、その開放方向は、エンジン１３に向かう方向（図中矢印３７の向き）と逆側（図中矢印３８の向き）である。
【００４４】
ここで、エンジン１３に向かう方向と逆側とは、エンジン１３に向かう方向に対して、必ずしも真逆である必要はなく、エンジン１３に向かう方向に対して９０度未満の角度を成す方向であればよい。
【００４５】
アクチュエータ２０の作動部２２からみてエンジン１３側の空気は、エンジン１３によって加熱され高温となっている。そこで、間隙３０ａの開放方向をエンジン１３と逆側とすることで、低温の空気を間隙３０ａに取り込み、遮熱部３１ａ、３１ｂの冷却効率を高めることが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態の遮熱部材３０は、作動部２２とタービンハウジング４との間に位置する。より詳細には、遮熱部材３０は、作動部２２と、タービンハウジング４の特にガス流入口１６ａとの間に位置する。
【００４７】
タービンハウジング４の特にガス流入口１６ａ近傍は、エンジン１３から排出された排気ガスによって加熱され高温となっている。そのため、遮熱部材３０が作動部２２とタービンハウジング４との間に位置する構成により、遮熱部材３０は、エンジン１３からの輻射熱に加えて、タービンハウジング４からの輻射熱も防ぐことができる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、コンプレッサハウジングで圧縮された流体の圧力に応じてタービンインペラに導かれる流体をバイパスさせる流量を調整する過給機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｃ     …過給機
１     …過給機本体
４     …タービンハウジング
６     …コンプレッサハウジング
７     …タービン軸
８     …タービンインペラ
９     …コンプレッサインペラ
２０   …アクチュエータ
２２   …作動部
２２ａ  …ダイアフラム
２２ｃ  …ケーシング
３０   …遮熱部材
３０ａ  …間隙
３１   …遮熱部
【図１】
0005842553.tif 000002
【図２】
0005842553.tif 000003
【図３】
0005842553.tif 000004
【図４】
0005842553.tif 000005
【図５】
0005842553.tif 000006
【図６】
0005842553.tif 000007