(57)【要約】【課題】羽根車の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制する。【解決手段】羽根車と、羽根車を収容する空気案内筒と、空気案内筒よりも外周側に配置されるスクロール部と、フランジ部２０ａとスクロールケーシング１３ｂとを締結する複数の締結ボルトと、凹所６０ａと凹所６０ａに開口する貫通穴６０ｂとを有する複数のクランプ部材６０と、を備え、フランジ部２０ａが、軸線Ｘ方向に延びる締結穴２０ｄを軸線Ｘ回りの周方向に複数有しており、フランジ部２０ａとクランプ部材６０とが、貫通穴６０ｂおよび締結穴２０ｄに挿入される締結ボルト４３によって締結されており、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉと、凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅとの間に所定の隙間６０ｃが設けられている遠心圧縮機を提供する。【選択図】図７
2018084241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、
該羽根車を収容する案内筒と、
該案内筒よりも外周側に配置されるとともに前記吐出口から吐出された圧縮流体が流入する渦形室を形成するスクロールケーシングを有するスクロール部と、
前記ロータ軸を支持する軸受部および前記スクロール部を支持するフランジ部を有する軸受台と、
前記フランジ部と前記スクロールケーシングとを、前記ロータ軸の軸線回りの複数の締結位置において締結し、前記軸線方向に延びる複数のフランジ部締結ボルトと、
前記フランジ部の外周縁部と前記スクロールケーシングの外周縁部とを外周側から取り囲む凹所と、該凹所に開口するとともに前記軸線方向に沿って延びる貫通穴とを有する複数のクランプ部材と、を備え、
前記フランジ部または前記スクロールケーシングのいずれか一方が、前記軸線方向に延びる締結穴を前記軸線回りの周方向に複数有しており、
前記フランジ部または前記スクロールケーシングのいずれか一方と前記クランプ部材とが、前記貫通穴および前記締結穴に挿入されるクランプ部材締結ボルトによって締結されており、
前記フランジ部または前記スクロールケーシングのいずれか他方の前記軸線方向の端面と、前記凹所の前記軸線方向の端面との間に所定の隙間が設けられていることを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項２】
前記フランジ部は、前記締結穴を有するとともに前記クランプ部材と前記クランプ部材締結ボルトによって締結されており、
前記スクロールケーシングの前記軸線方向の端面と、前記凹所の前記軸線方向の端面との間に所定の隙間が設けられており、
前記フランジ部は、前記スクロールケーシングと接触する接触面と、前記圧縮流体が流通する第２流路を形成するとともに前記接触面よりも前記第２流路側に配置される前記フランジ部の端面とを接続する段部を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記段部の前記軸線方向の幅が、前記所定の隙間の幅よりも広いことを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心圧縮機と、
内燃機関から排出された排気ガスにより前記軸線回りに回転するとともに前記ロータ軸に連結されるタービンと、を備えることを特徴とする過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機および過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶等に用いられる内燃機関に供給する空気を大気圧以上に高める過給機の圧縮機として、遠心圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。遠心圧縮機は、ロータ軸に取り付けられる羽根車と、羽根車を収容する案内筒と、案内筒から吐出される圧縮空気が流入するスクロール部とを備えている。遠心圧縮機は、取込口から軸線方向に流入する空気を圧縮しつつ軸線方向から傾斜した方向に案内して吐出口から圧縮空気を吐出する。
【０００３】
遠心圧縮機においては、高速回転による遠心力の影響によって羽根車の一部が破断あるいは脱落する不具合が発生する可能性がある。特許文献２には、羽根車（コンプレッサインペラー）の一部が遠心力で外方に飛散した場合でも飛散した羽根車によって潤滑油が漏れ出さないように、潤滑油を収容するタンクを保護する衝撃吸収隔壁を設けた遠心圧縮機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１７４１７号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示された遠心圧縮機では、高速回転による遠心力の影響によって羽根車の一部が破断あるいは脱落する不具合が発生する場合に、潤滑油を収容するタンクが保護される。
しかしながら、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落して案内筒に衝突する場合、その衝撃荷重が大きいために案内筒が破損し、羽根車の全部または一部とともに案内筒の全部または一部が外部に飛散する可能性がある。また、案内筒が破損しない場合でも、案内筒の全体またはその一部が取付位置から脱落し、ロータ軸の軸線に沿ってスクロール部から離れる方向に飛散する可能性がある。この場合、案内筒の全部または一部が飛散することによって遠心圧縮機の一部に隙間（口開き）が生じ、その隙間から羽根車の破損した一部が外部に飛散する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落するのに伴って案内筒の全部または一部が飛散する場合に、羽根車の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することが可能な遠心圧縮機およびそれを備えた過給機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る遠心圧縮機は、ロータ軸に取り付けられるとともに取込口から流入する流体を圧縮して吐出口から吐出する羽根車と、該羽根車を収容する案内筒と、該案内筒よりも外周側に配置されるとともに前記吐出口から吐出された圧縮流体が流入する渦形室を形成するスクロールケーシングを有するスクロール部と、前記ロータ軸を支持する軸受部および前記スクロール部を支持するフランジ部を有する軸受台と、前記フランジ部と前記スクロールケーシングとを、前記ロータ軸の軸線回りの複数の締結位置において前記軸線方向に延びる複数のフランジ部締結ボルトと、前記フランジ部の外周縁部と前記スクロールケーシングの外周縁部とを外周側から取り囲む凹所と、該凹所に開口するとともに前記軸線方向に沿って延びる貫通穴とを有するクランプ部材を複数備え、前記フランジ部または前記スクロールケーシングのいずれか一方が、前記軸線方向に延びる締結穴を前記軸線回りの周方向に複数有しており、前記フランジ部または前記スクロールケーシングのいずれか一方と前記クランプ部材とが、前記貫通穴および前記締結穴に挿入されるクランプ部材締結ボルトによって締結されており、前記フランジ部または前記スクロールケーシングのいずれか他方の前記軸線方向の端面と、前記凹所の前記軸線方向の端面との間に所定の隙間が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る遠心圧縮機によれば、複数のフランジ部締結ボルトが破断して軸受台のフランジ部とスクロールケーシングとが離間してしまう場合であっても、フランジ部またはスクロールケーシングのいずれか他方の軸線方向の端面が、凹所の軸線方向の端面と接触する。この接触による衝撃は、軸線回りの周方向に複数取り付けられたクランプ部材によって吸収される。これにより、羽根車の全部または一部の飛散によって遠心圧縮機の一部に隙間が生じ、その隙間から破損した羽根車の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
【０００９】
上記態様においては、前記フランジ部は、前記締結穴を有するとともに前記クランプ部材と前記第３締結ボルトによって締結されており、前記スクロールケーシングの前記軸線方向の端面と、前記凹所の前記軸線方向の端面との間に所定の隙間が設けられており、前記フランジ部は、前記スクロールケーシングと接触する接触面と、前記圧縮流体が流通する第２流路を形成するとともに前記接触面よりも前記第２流路側に配置される前記フランジ部の端面とを接続する段部を有するものであってもよい。
【００１０】
このようにすることで、複数のフランジ部締結ボルトが破断して軸受台のフランジ部とスクロールケーシングとが離間してスクロールケーシングの軸線方向の端面が凹所の軸線方向の端面が接触する場合に、段部の存在によってフランジ部とスクロールケーシングとの間の口開きが抑制される。
更に、段部の軸線方向の幅を、所定の隙間の幅よりも広くすることによって、口開きをより確実に抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る過給機は、上記のいずれかに記載の遠心圧縮機と、内燃機関から排出された排気ガスにより前記軸線回りに回転するとともに前記ロータ軸に連結されるタービンと、を備えることを特徴とする。
本発明に係る過給機によれば、遠心圧縮機が備える案内筒が飛散することによって遠心圧縮機の一部に隙間が生じ、その隙間から羽根車の一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、羽根車の全部または一部が破断あるいは脱落するのに伴って案内筒の全部または一部が飛散する場合に、羽根車の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することが可能な遠心圧縮機およびそれを備えた過給機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】過給機の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すサイレンサのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図２に示すサイレンサのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図１に示すサイレンサケーシングとスクロールケーシングとの締結位置近傍を示す部分拡大図である。
【図５】図１に示すスクロールケーシングとフランジ部との締結位置近傍を示す部分拡大図である。
【図６】図１に示すＰ方向からスクロールケーシングとフランジ部の外周縁部をみた図である。
【図７】図６に示すスクロールケーシングとフランジ部の外周縁部のＣ−Ｃ矢視断面図であり、スクロールケーシングとフランジ部が接触した状態を示す図である。
【図８】図６に示すスクロールケーシングとフランジ部の外周縁部のＣ−Ｃ矢視断面図であり、スクロールケーシングとフランジ部が離間した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態の過給機１００について、図面を参照して説明する。
本実施形態の過給機１００は、船舶に用いられる舶用ディーゼル機関（内燃機関）に供給する空気（気体）を大気圧以上に高めて、舶用ディーゼル機関の燃焼効率を高める装置である。
図１に示すように、本実施形態の過給機１００は、遠心圧縮機１０と、タービン（図示略）と、軸受台２０とを備えている。遠心圧縮機１０とタービンとは、それぞれロータ軸３０に連結されている。ロータ軸３０は、軸受台２０によって軸線Ｘ回りに回転可能な状態で支持されている。
【００１５】
遠心圧縮機１０は、過給機１００の外部から流入する空気を圧縮し、舶用ディーゼル機関を構成するシリンダライナ（図示略）の内部と連通する吸気マニホールド（図示略）に圧縮した空気（以下、圧縮空気（圧縮流体）という。）を供給する装置である。遠心圧縮機１０は、羽根車１１と、空気案内筒１２（案内筒）と、スクロール部１３と、仕切板１４と、サイレンサ１５とを備えている。
【００１６】
本実施形態の過給機１００は、舶用ディーゼル機関から排出される排気ガスをタービンに導いてタービン翼が取り付けられたタービンディスクを軸線Ｘ回りに回転させる。タービンディスクの回転に伴ってロータ軸３０を介して連結された羽根車１１が回転し、取込口１１ａから流入する空気が圧縮され、圧縮空気が吐出口１１ｂから吐出される。吐出口１１ｂから吐出された圧縮空気はスクロール部１３に流入し、舶用ディーゼル機関の吸気マニホールドに導かれる。
【００１７】
空気案内筒１２とスクロール部１３は、複雑な形状を形成するために鋳造により製造された金属部材からなる。この金属部材として、例えば、鉄を主成分とし炭素を２％以上含有するＦｅ−Ｃ系合金である鋳鉄が用いられる。鋳鉄であればねずみ鋳鉄など種々の材料を用いることが可能であるが、基地組織中の黒煙が球状化しているダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ：Ｆｅｒｒｕｍ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ｄｕｃｔｉｌｅ）を用いるのが好ましい。鋳造による金属材は、鋳込み形成により複雑な形状を形成しやすい反面、脆性特性を有する。
【００１８】
次に、遠心圧縮機１０が備える各構成について説明する。
図１に示すように、羽根車１１は、軸線Ｘに沿って延びるロータ軸３０に取り付けられており、ロータ軸３０が軸線Ｘ回りに回転するのに伴って、軸線Ｘ回りに回転する。羽根車１１は、軸線Ｘ回りに回転することにより、取込口１１ａから流入する空気を圧縮して吐出口１１ｂから吐出する。
【００１９】
図１に示すように、羽根車１１は、ロータ軸３０に取り付けられるハブ１１ｃと、ハブ１１ｃの外周面上に取り付けられるブレード１１ｄと、流路１１ｅとを備える。羽根車１１には、ハブ１１ｃの外周面と空気案内筒１２の内周面により画定される空間が設けられており、この空間が複数枚のブレード１１ｄにより複数の空間に仕切られている。そして、羽根車１１は、軸線Ｘ方向に沿って取込口１１ａから流入する空気に径方向の遠心力を与えて軸線Ｘ方向に直交した方向（羽根車１１の半径方向）に吐出させ、吐出口１１ｂから吐出された圧縮空気をディフューザ１３ａに流入させる。
【００２０】
空気案内筒１２は、羽根車１１を収容するとともにロータ軸３０の軸線Ｘ方向に沿って取込口１１ａから流入する空気を吐出口１１ｂから吐出する部材である。空気案内筒１２は、羽根車１１とともに、軸線Ｘに沿って取込口１１ａから流入する空気を、軸線Ｘに直交する径方向に案内して吐出口１１ｂへ導く流路１１ｅを形成する。
【００２１】
スクロール部１３は、吐出口１１ｂから吐出された圧縮空気が流入するとともに、圧縮空気に付与された運動エネルギー（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換する装置である。スクロール部１３は、空気案内筒１２よりも軸線Ｘ方向に直交する径方向の外周側に配置されている。
【００２２】
スクロール部１３は、ディフューザ１３ａと、スクロールケーシング１３ｂと、渦形室１３ｃを備える。渦形室１３ｃは、スクロールケーシング１３ｂによって形成される空間である。図２に示すように、スクロールケーシング１３ｂは、締結ボルト４１により軸受台２０のフランジ部２０ａに連結されている。
【００２３】
ディフューザ１３ａは、羽根車１１の吐出口１１ｂの下流側に配置される翼形の部材であり、吐出口１１ｂから渦形室１３ｃに圧縮空気を導く流路を形成する。ディフューザ１３ａは、羽根車１１の全周に設けられる圧縮空気の吐出口１１ｂを囲むように設けられている。
【００２４】
ディフューザ１３ａは、羽根車１１の吐出口１１ｂから吐出された圧縮空気の流速を減速させることにより、圧縮空気に付与された運動エネルギー（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換する。ディフューザ１３ａを通過する際に流速が減速された圧縮空気は、ディフューザ１３ａと連通した渦形室１３ｃに流入する。渦形室１３ｃに流入した作動流体は、吐出配管（図示略）へと吐出される。
【００２５】
仕切板１４は、取込口１１ａよりも空気の流通方向の上流側に設けられるとともに軸線Ｘ方向に所定の長さを有する板状部材である。図２に示すように、仕切板１４は、４枚の仕切板１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより構成されている。４枚の仕切板１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、軸線Ｘを中心として放射状に配置されている。仕切板１４は、空気案内筒１２の全部または一部が衝突することによる衝撃を吸収する衝撃吸収材として機能するように工夫される。また、仕切板１４は、サイレンサ１５のサイレンサケーシング１５ａを支持するとともに、サイレンサ１５内を流通する空気を整流する整流板としても機能する。
【００２６】
図３に示すように、仕切板１４ｂは、軸線Ｘに沿った断面が軸線Ｘ方向に長い長方形となっている。図３には、仕切板１４ｂのみが図示されているが、他の仕切板１４ａ，１４ｃ，１４ｄも、それぞれ同様の断面形状である。
【００２７】
仕切板１４は、圧延により製造された金属部材からなる。この金属部材として、例えば、鉄を主成分とし炭素を微量（約０．２％）含有するＦｅ−Ｃ系合金である圧延鋼材が用いられる。圧延鋼材であれば種々の材料を用いることが可能であるが、ＳＳ４００と呼ばれる一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ  Ｇ  ３１０１；ＡＳＴＭ  Ａ２８３）を用いるのが好ましい。
【００２８】
圧延による金属材は、圧延工程に適した組成からなり、大きな塑性変形の後に破壊に至る延性を保有する。一方、鋳造による金属材は、鋳造工程に適した組成からなり、破壊に至る伸びが圧延による金属材よりも小さい。このように、圧延による金属材は、破壊に至る伸びが鋳造による金属材よりも大きい、すなわち、延性が高い。したがって、圧延による金属材は、鋳造による金属材よりも衝撃に対する破壊強度が高い特性を保有する。
【００２９】
たとえば、常温での引張強度は、ダクタイル鋳鉄材とＳＳ４００材とのいずれも４００〜５００Ｎ／ｍｍ２程度を保有する。一方、破壊時の伸びは、ダクタイル鋳鉄材が１０％程度であるのに対して、Ｓ４００材が２０％以上を保有する。したがって、ＳＳ４００材の方が、ダクタイル鋳鉄材よりも延性が高い。
【００３０】
本実施形態の遠心圧縮機１０において、羽根車１１のブレード１１ｄの全部または一部が破断あるいは脱落して径方向に飛散すると空気案内筒１２に衝突する。遠心圧縮機１０の流路１１ｅは、取込口１１ａから吐出口１１ｂに向けて軸線Ｘ方向から徐々に傾斜する流路となっている。そのため、空気案内筒１２には、径方向の衝撃力と、軸線Ｘ方向の衝撃力とが加わる。軸線Ｘ方向の衝撃力は、空気案内筒１２をスクロール部１３から離れる方向に飛散させる衝撃力であるので、鋳造により製造された金属部材からなる空気案内筒１２が破損して取付位置から脱落する可能性がある。
【００３１】
空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落し、サイレンサ１５に向けて飛散する場合、サイレンサ１５の内部に配置される仕切板１４に衝突する。したがって、圧延による金属部材からなる仕切板１４は、破壊に至るまで大きな塑性変形延性を保有するため、衝撃荷重が発生した際に衝撃の運動エネルギーを塑性変形することによって吸収する。これにより、空気案内筒１２の全部または一部の飛散を制止させることができる。すなわち、仕切板１４を意図的に変形破損させて衝撃を吸収することによって、過給機１００の外部に空気案内筒１２に飛散することや、他の箇所に衝撃を与えて隙間（口開き）が生じてしまう不具合を抑制している。
【００３２】
本実施形態の仕切板１４の板厚は、４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下の範囲となっている。また、５ｍｍ以上かつ７ｍｍ以下の範囲とするのがより望ましく、特に、板厚を６ｍｍとするのが好ましい。仕切板１４の剛性が低すぎると破損して飛散した空気案内筒１２の全部または一部の衝撃荷重で仕切板１４が大きく変形しても十分に吸収できずに、空気案内筒１２の全部または一部が過給機１００の外部へ飛散してしまう。
【００３３】
一方、仕切板１４の剛性が高すぎると飛散した空気案内筒１２の全部または一部の衝撃荷重に対する仕切板１４の変形が少なくなる。そうすると、仕切板１４が衝撃荷重を吸収しきれずに他の箇所へ衝撃荷重が伝搬して隙間（口開き）が発生してしまう。
発明者らは、仕切板１４の板厚を変えながら実験を行い、空気案内筒１２が外部へ飛散せず、かつ、他の箇所で隙間（口開き）が発生しない板厚として、４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下の範囲という知見を得たため、この範囲の板厚としている。
【００３４】
図１に示すサイレンサ１５は、遠心圧縮機１０内で発生する騒音のレベルを低下させる装置である。図１に示すように、サイレンサ１５は、サイレンサケーシング１５ａを備えている。サイレンサケーシング１５ａは、図１中に矢印で示す方向（軸線Ｘに直交する方向）から流入する空気を、空気案内筒１２の取込口１１ａに導く流路１５ｂを画定する。流路１５ｂの周囲には流路１５ｂを取り囲むように消音材１５ｅが配置されている。この消音材１５ｅによって、遠心圧縮機１０内で発生する騒音の一部が吸収され、騒音のレベルが低下する。
【００３５】
図１に示すように、サイレンサケーシング１５ａは、仕切板１４を内部に収容している。仕切板１４の端部はサイレンサケーシング１５ａに連結されている。したがって、仕切板１４は、サイレンサケーシング１５ａを支持する支持部材としても機能する。
【００３６】
次に、サイレンサケーシング１５ａとスクロールケーシング１３ｂとを締結する締結位置の構造について説明する。
前述したように空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落して飛散すると、空気案内筒１２の全部または一部が仕切板１４に衝突する。前述では圧延鋼材からなる仕切板１４は、衝撃荷重が発生した際に衝撃の運動エネルギーを塑性変形することで吸収して制止させることを説明した。以降では仕切板１４以外で衝撃の運動エネルギーを吸収する構造について説明する。
【００３７】
図４に示すように、スクロールケーシング１３ｂのサイレンサ１５側の端部に設けられたフランジ部１３ｄと、サイレンサケーシング１５ａのスクロールケーシング１３ｂ側の端部に設けられたフランジ部１５ｃとは、図４に示す締結位置（第１締結位置）において、締結ボルト４０（第１締結ボルト）によって締結されている。
【００３８】
図４には締結位置が１箇所のみ示されているが、締結位置は、軸線Ｘ回りの周方向に一定間隔で複数箇所設けられている。これら複数箇所の締結位置において、フランジ部１３ｄとフランジ部１５ｃとが締結ボルト４０によって締結されている。
締結ボルト４０として、ＳＣＭ４３５と呼ばれる炭素量０．３３〜０．３８％のクロムモリブデン鋼を用いるのが好ましい。ＳＣＭ４３５は、強度が高く、引張荷重が印加された際に破断に至るまでの伸長量が大きい点で優れている。
【００３９】
フランジ部１５ｃには、軸線Ｘに沿って延びる締結穴１５ｄが設けられている。また、フランジ部１３ｄには、軸線Ｘに沿って延びる締結穴１３ｅが設けられている。これらの締結穴１５ｄ，１３ｅの内周面には、雌ねじが形成されている。一方、軸線Ｘに沿って延びる締結ボルト４０の軸部４０ｂの外周面には、頭部４０ａと軸部４０ｂの境界部分近傍から軸部４０ｂの先端部近傍に至るまでの全面に雄ねじが形成されている。
【００４０】
軸部４０ｂの外周面の各箇所での変形を均一化することで締結ボルト４０に引張荷重が発生し、伸長量が大きくなるまで塑性変形した場合でも、締結ボルト４０は局所的に応力が集中しにくいために、大きな伸長まで破断することがないので好適である。
【００４１】
フランジ部１３ｄとフランジ部１５ｃとは、締結ボルト４０の頭部４０ａの直径ｄ２よりも小さい内径ｄ１を有する円筒状で所定の長さを有するスペーサ５０（第１スペーサ部材）を、締結ボルト４０の軸部４０ｂに挿入した状態で締結されている。この状態で、締結ボルト４０の軸部４０ｂに形成された雄ねじと、締結穴１５ｄ，１３ｅの内周面に形成された雌ねじとが噛み合った状態となっている。
【００４２】
スペーサ５０は、圧延により製造された金属部材からなる。この金属部材として、例えば、鉄を主成分とし炭素を微量（約０．２％）含有するＦｅ−Ｃ系合金である圧延鋼材が用いられる。圧延鋼材であれば種々の材料を用いることが可能であるが、ＳＳ４００と呼ばれる一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ  Ｇ  ３１０１；ＡＳＴＭ  Ａ２８３）を用いるのが好ましい。
圧延による金属材は、大きな塑性変形の後に破壊に至る延性を保有するので、鋳造による金属よりも衝撃に対する破壊強度が高い特性を保有する。
【００４３】
図４に示すように、空気案内筒１２とスクロールケーシング１３ｂとは、空気案内筒１２のフランジ部１２ａに設けられた貫通穴に挿入される締結ボルト４２によって締結されている。図４には締結位置が１箇所のみ示されているが、締結位置は、軸線Ｘ回りの周方向に一定間隔で複数箇所設けられている。これら複数箇所の締結位置において、空気案内筒１２とスクロールケーシング１３ｂとが締結ボルト４２によって締結されている。
【００４４】
前述では仕切板１４の塑性変形で、衝撃の運動エネルギーを吸収して制止させることを記載したが、ここでは仕切板１４以外である締結ボルト４０およびスペーサ５０による衝撃の運動エネルギーを吸収できる構造を記載する。
前述したように空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落して飛散すると、空気案内筒１２の全部または一部が仕切板１４に衝突する。この衝突によってサイレンサケーシング１５ａにスクロールケーシング１３ｂから離間する方向の衝撃が加わる。この衝撃は、締結ボルト４０とフランジ部１５ｃとフランジ部１３ｄの締結位置に作用する。
【００４５】
図４に示すようにスペーサ５０を締結ボルト４０の軸部４０ｂに挿入した状態で締結しているのは、締結ボルト４０の軸線Ｘ方向の長さを長くして伸長量を大きく確保するためである。スペーサ５０の所定の長さは少なくとも締結ボルト４０の軸部４０ｂ径より長いものとし、締結作業に支障がないよう長さを設定する。伸長量を大きくすることにより、締結ボルト４０が破断することを防止するとともに、締結ボルト４０の伸長によって空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落して飛散し、それが衝突したことによる衝撃の運動エネルギーを吸収することができる。
【００４６】
また、図４に示すようにスペーサ５０を設けているのは、延性を保有する圧延鋼材からなるスペーサ５０に衝撃の運動エネルギーを吸収させるためである。締結ボルト４０とフランジ部１５ｃの締結位置に作用する衝撃により、締結ボルト４０の頭部４０ａとフランジ部１５ｃとの間に配置されるスペーサ５０は、軸線Ｘ方向の長さが収縮する。圧延鋼材からなるスペーサ５０は、大きな塑性変形の後に破壊に至る延性を保有するため、軸線Ｘ方向に沿って収縮することにより、前述した衝撃による運動エネルギーを吸収することができる。
【００４７】
次に、スクロールケーシング１３ｂと軸受台２０とを締結する締結位置の構造について説明する。
図１に示すように、本実施形態の軸受台２０は、スクロール部１３を支持するフランジ部２０ａと、ロータ軸３０を支持する軸受部２０ｂとを備えている。
【００４８】
図５に示すように、スクロールケーシング１３ｂの軸受台２０側の端部に設けられたフランジ部１３ｆと、軸受台２０のスクロールケーシング１３ｂ側の端部に設けられたフランジ部２０ａとは、図５に示す締結位置（第２締結位置）において、締結ボルト４１（第２締結ボルト）によって締結されている。
締結ボルト４１として、ＳＣＭ４３５と呼ばれる炭素量０．３３〜０．３８％のクロムモリブデン鋼を用いるのが好ましい。ＳＣＭ４３５は、強度が高く、伸長量が大きい点で優れている。
【００４９】
フランジ部１３ｆには、軸線Ｘに沿って延びる締結穴１３ｇが設けられている。また、フランジ部２０ａには、軸線Ｘに沿って延びる締結穴２０ｃが設けられている。これらの締結穴１３ｇ，２０ｃの内周面には、雌ねじが形成されている。一方、軸線Ｘに沿って延びる締結ボルト４１の軸部４１ｂの外周面には、頭部４１ａから先端部に至るまでの全面に雄ねじが形成されている。
【００５０】
フランジ部１３ｆとフランジ部２０ａとは、締結ボルト４１の頭部４１ａの直径ｄ４よりも小さい内径ｄ３を有する円筒状のスペーサ５１（第２スペーサ部材）を、締結ボルト４１の軸部４１ｂに挿入した状態で締結されている。この状態で、締結ボルト４１の軸部４１ｂに形成された雄ねじと、締結穴１３ｇ，２０ｃの内周面に形成された雌ねじとが噛み合った状態となっている。
【００５１】
スペーサ５１は、圧延により製造された金属部材からなる。この金属部材として、例えば、鉄を主成分とし炭素を微量（約０．２％）含有するＦｅ−Ｃ系合金である圧延鋼材が用いられる。圧延鋼材であれば種々の材料を用いることが可能であるが、ＳＳ４００と呼ばれる一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ  Ｇ  ３１０１；ＡＳＴＭ  Ａ２８３）を用いるのが好ましい。
圧延による金属材は、大きな塑性変形の後に破壊に至る延性を保有するので、鋳造による金属よりも衝撃に対する破壊強度が高い特性を保有する。
【００５２】
前述したように空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落して飛散すると、空気案内筒１２の全部または一部が仕切板１４に衝突する。この衝突によってスクロールケーシング１３ｂが軸受台２０から離間する方向の衝撃が加わる。この衝撃は、締結ボルト４１とフランジ部１３ｆとフランジ部２０ａの締結位置に作用する。
【００５３】
図５に示すようにスペーサ５１を締結ボルト４１の軸部４１ｂに挿入した状態で締結しているのは、締結ボルト４１の軸線Ｘ方向の長さを長くして伸長量を大きく確保するためである。伸長量を大きくすることにより、締結ボルト４１が破断することを防止するとともに、締結ボルト４１の伸長によって空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落して飛散し、それが衝突したことによる衝撃の運動エネルギーを吸収することができる。
【００５４】
また、図５に示すようにスペーサ５１を設けているのは、延性を保有する圧延鋼材からなるスペーサ５１に衝撃の運動エネルギーを吸収させるためである。締結ボルト４１とフランジ部１３ｆの締結位置に作用する衝撃により、締結ボルト４１の頭部４１ａとフランジ部１３ｆとの間に配置されるスペーサ５１は、軸線Ｘ方向の長さが収縮する。圧延鋼材からなるスペーサ５１は、大きな塑性変形の後に破壊に至る延性を保有するため、軸線Ｘ方向に沿って収縮することにより、前述した衝撃による運動エネルギーを吸収することができる。
【００５５】
次に、スクロールケーシング１３ｂと軸受台２０の外周縁部に取り付けられるクランプ部材６０について説明する。スクロールケーシング１３ｂのフランジ部１３ｆと、軸受台２０のフランジ部２０ａとの締結位置近傍は、図６に示すようになっている。図６は、図１に示すＰ方向からスクロールケーシング１３ｂのフランジ部１３ｆとフランジ部２０ａの外周縁部をみた図である。
図６に示すように、軸線Ｘ回りの周方向において、締結ボルト４１による複数の締結位置（第２締結位置）の間に、複数のクランプ部材６０が取り付けられている。
【００５６】
図７に示すように、クランプ部材６０は、フランジ部２０ａの外周縁部とスクロールケーシング１３ｂのフランジ部１３ｆの外周縁部とを外周側から取り囲む凹所６０ａを有する。また、クランプ部材６０は、凹所６０ａに開口するとともに軸線Ｘ方向に沿って延びる貫通穴６０ｂを有する。
【００５７】
図７に示すように、フランジ部２０ａは、軸線Ｘ方向に延びる締結穴２０ｄを有している。図７には１つの締結穴２０ｄのみが示されているが、軸線Ｘ回りの周方向に沿って等間隔で複数箇所に設けられている。締結穴２０ｄの内周面には雌ねじが形成されている。一方、貫通穴６０ｂと締結穴２０ｄに挿入される締結ボルト４３（第３締結ボルト）の軸部の外周面には、雄ねじが形成されている。フランジ部２０ａとクランプ部材６０とは、締結ボルト４３の雄ねじと締結穴２０ｄの雌ねじとが噛み合うことにより締結される。
【００５８】
クランプ部材６０がフランジ部２０ａに締結された状態で、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉと凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅとの間には、所定の隙間６０ｃが設けられている。隙間６０ｃの軸線Ｘに沿った幅はｄ５となっている。
【００５９】
また、フランジ部２０ａは、スクロールケーシング１３ｂと接触する接触面２０ｅと、圧縮空気が流通する流路１３ｈ（第２流路）を形成する端面２０ｆと、接触面２０ｅと端面２０ｆとを接続する段部２０ｇとを備えている。図７に示すように、端面２０ｆは、接触面２０ｅよりも流路１３ｈ側に配置されている。
段部２０ｇの軸線Ｘ方向の幅ｄ６は、隙間６０ｃの幅ｄ５よりも広くなっている。
【００６０】
前述したように空気案内筒１２が取付位置から脱落すると、空気案内筒１２が仕切板１４に衝突する。この衝突によってスクロールケーシング１３ｂが軸受台２０から離間する方向の衝撃力が加わる。この衝撃力は、締結ボルト４１とフランジ部１３ｆとフランジ部２０ａの締結位置に作用する。
【００６１】
図７に示すように所定の隙間６０ｃを設けているのは、羽根車１１の全部または一部が飛散することによる軸線Ｘ方向の衝撃を吸収しきれずに締結ボルト４１が破断してスクロールケーシング１３ｂが軸受台２０から離間する場合に、離間するスクロールケーシング１３ｂによる衝撃をクランプ部材６０で吸収するためである。
【００６２】
なお、所定の隙間６０ｃを設けない場合、クランプ部材６０の近傍での締結力が高まって締結ボルト４１が破断しにくくなる。この場合、締結ボルト４１の破断を防ぐことができるものの、他の箇所（例えば、スクロールケーシング１３ｂ）に負荷がかかり、負荷がかかった箇所が破断してしまう可能性がある。
【００６３】
締結ボルト４１が破断してスクロールケーシング１３ｂが軸受台２０から離間すると、図７に示す状態から図８に示す状態となる。
図８に示す状態となると、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉと凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅとが接触した状態となる。この状態において、接触面２０ｅの部分には、軸線Ｘ方向の幅がｄ５の隙間６０ｄが形成される。この隙間６０ｄが流路１３ｈと連通して隙間（口開き）が生じてしまうと、流路１３ｈからブレード１１ｄの破損した一部等が外部に飛散してしまう可能性がある。
本実施形態においては、図８に示すように、段部２０ｇの軸線Ｘ方向の幅ｄ６が隙間６０ｄの幅ｄ５よりも広くなっている。そのため、隙間６０ｄが流路１３ｈと連通して破損した部材が通過するような隙間（口開き）が生じてしまう不具合が防止される。
【００６４】
本実施形態においては、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉと凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅとの間に敢えて隙間６０ｃを設けることで、締結ボルト４１の締結位置以外での破断を防止している。その上で、締結ボルト４１が破断した場合に、スクロールケーシング１３ｂが軸受台２０から離間することにより生じる衝撃を、クランプ部材６０で吸収するようにしている。
【００６５】
次に、本実施形態の遠心圧縮機の製造方法について説明する。
本実施形態の遠心圧縮機１０の製造方法は、以下の工程によって遠心圧縮機１０を製造する。
第１工程において、取込口１１ａから流入する空気を圧縮して吐出口１１ｂから吐出する羽根車１１をロータ軸３０に取り付ける。
第２工程において、羽根車１１を収容するように空気案内筒１２を取り付けてロータ軸３０の軸線Ｘ方向に沿って取込口１１ａから流入する空気を軸線Ｘ方向から傾斜した方向に案内して吐出口１１ｂへ導く流路を形成する。
【００６６】
第３工程において、吐出口１１ｂから吐出された圧縮空気が流入するスクロール部１３を、空気案内筒１２よりも軸線Ｘ方向に直交する径方向の外周側に配置する。
第４工程において、板厚が４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下の複数の仕切板１４を、取込口１１ａよりも空気の流通方向の上流側に設けるとともに軸線Ｘ方向に所定の長さを有するように軸線Ｘを中心として放射状に配置する。
以上の工程により、本実施形態の遠心圧縮機１０が製造される。
【００６７】
以上説明した本実施形態の過給機１００が備える遠心圧縮機１０が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の過給機１００が備える遠心圧縮機１０によれば、羽根車１１の全部または一部が破断あるいは脱落する場合、羽根車１１の全部または一部が径方向に飛散して、空気案内筒１２に衝突する。
【００６８】
空気案内筒１２は、ロータ軸３０の軸線Ｘ方向に沿って取込口１１ａから流入する空気を軸線Ｘ方向から傾斜した方向に案内して吐出口１１ｂへ導く流路１１ｅを形成する。径方向に飛散する羽根車１１の全部または一部が空気案内筒１２に衝突すると、空気案内筒１２には径方向の衝撃が加わる。同様に、軸線Ｘ方向に飛散する羽根車１１の全部または一部が空気案内筒１２に衝突すると、空気案内筒１２には軸線Ｘ方向の衝撃が加わる。軸線Ｘ方向の衝撃は、空気案内筒１２の全部または一部をスクロール部１３から離れる方向に飛散させる衝撃であるので、空気案内筒１２の全部または一部が取付位置から脱落する可能性がある。
【００６９】
本実施形態の遠心圧縮機１０によれば、取込口１１ａよりも空気の流通方向の上流側に軸線Ｘ方向に所定の長さを有する複数の仕切板１４が軸線Ｘを中心として放射状に配置されている。そのため、飛散した羽根車１１の全部または一部や、羽根車１１の飛散による衝撃によってスクロール部１３から離れる方向に飛散する空気案内筒１２の全部または一部が、複数の仕切板１４に衝突する。
【００７０】
複数の仕切板１４は板厚が４ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下の圧延鋼材である。そのため、空気案内筒１２の全部または一部が衝突することによって適宜に塑性変形し、衝突によるエネルギーを吸収する。これにより、空気案内筒１２の全部または一部が飛散することによって遠心圧縮機１０の一部に隙間が生じ、その隙間から羽根車１１の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
【００７１】
本実施形態の遠心圧縮機１０によれば、スクロール部１３から離れる方向に飛散する空気案内筒１２の全部または一部が仕切板１４を収容するサイレンサケーシング１５ａに衝突すると、サイレンサケーシング１５ａをスクロールケーシングから引き離す方向に衝撃が加わる。この衝撃は、締結ボルト４０の頭部４０ａとサイレンサケーシング１５ａとの間に配置されるスペーサ５０が収縮することにより吸収される。このように、締結ボルト４０に挿入した状態で締結されるスペーサ５０を用いて軸線方向の衝撃を吸収することにより締結ボルト４０が破断する不具合が抑制される。よって、空気案内筒１２の全部または一部の飛散によって遠心圧縮機１０の一部に隙間が生じ、その隙間から羽根車１１の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
【００７２】
本実施形態の遠心圧縮機１０において、締結ボルト４０は、頭部４０ａから先端部に至る軸部４０ｂの外周面に形成された雄ねじを備える。このようにすることで、頭部４０ａから先端部に至る軸部４０ｂの外周面の各箇所での変形を均一化することで衝撃のエネルギー吸収を大きくした締結ボルト４０を用いて、前述した不具合を抑制することができる。
【００７３】
本実施形態の遠心圧縮機１０によれば、スクロール部１３から離れる方向に飛散する空気案内筒１２の全部または一部が仕切板１４を収容するサイレンサケーシング１５ａに衝突すると、スクロールケーシング１３ｂを軸受台２０のフランジ部２０ａから引き離す方向の衝撃が加わる。この衝撃は、締結ボルト４１の頭部４１ａとスクロールケーシング１３ｂとの間に配置されるスペーサ５１が収縮することにより吸収される。このように、締結ボルト４１に挿入した状態で締結されるスペーサ５１を用いて、軸線Ｘ方向の衝撃を吸収することにより締結ボルト４１が破断する不具合が抑制される。よって、空気案内筒１２の全部または一部の飛散によって遠心圧縮機１０の一部に隙間が生じ、その隙間から羽根車１１の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
【００７４】
本実施形態の遠心圧縮機１０において、締結ボルト４１は、頭部４１ａから先端部に至る軸部４０ｂの外周面に形成された雄ねじを備える。このようにすることで、頭部４１ａから先端部に至る軸部４０ｂの外周面の各箇所での変形を均一化することで衝撃のエネルギー吸収を大きくした締結ボルト４１を用いて、前述した不具合を抑制することができる。
【００７５】
本実施形態の遠心圧縮機１０は、フランジ部２０ａの外周縁部とスクロールケーシング１３ｂの外周縁部とを外周側から取り囲む凹所６０ａと、凹所６０ａに開口するとともに軸線Ｘ方向に沿って延びる貫通穴６０ｂとを有するクランプ部材６０を複数備える。また、フランジ部２０ａが、軸線Ｘ方向に延びる締結穴２０ｄを軸線Ｘ回りの周方向に複数有する。そして、フランジ部２０ａとクランプ部材６０とが、貫通穴６０ｂおよび締結穴２０ｄに挿入される締結ボルト４３によって締結されている。更に、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉと、凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅとの間に所定の隙間６０ｃが設けられている。
【００７６】
このようにすることで、複数の締結ボルト４１が破断して軸受台２０のフランジ部２０ａとスクロールケーシング１３ｂとが離間してしまう場合であっても、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉが、凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅと接触する。この接触による衝撃は、軸線Ｘ回りの周方向に複数取り付けられたクランプ部材６０によって吸収される。これにより、空気案内筒１２の飛散によって遠心圧縮機１０の一部に隙間が生じ、その隙間から破損した羽根車１１の全部または一部が外部に飛散する不具合を抑制することができる。
【００７７】
本実施形態において、フランジ部２０ａは、クランプ部材６０と締結ボルト４３によって締結されており、スクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉと、凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅとの間に所定の隙間６０ｃが設けられている。そして、フランジ部２０ａは、スクロールケーシング１３ｂと接触する接触面２０ｅと、圧縮空気が流通する流路１３ｈを形成するとともに接触面２０ｅよりも流路１３ｈ側に配置されるフランジ部２０ａの端面２０ｆとを接続する段部２０ｇを有する。
【００７８】
このようにすることで、複数の締結ボルト４１が破断して軸受台２０のフランジ部２０ａとスクロールケーシング１３ｂとが離間してスクロールケーシング１３ｂの軸線Ｘ方向の端面１３ｉが凹所６０ａの軸線Ｘ方向の端面６０ｅが接触する場合に、段部２０ｇの存在によってフランジ部２０ａとスクロールケーシング１３ｂとの間の口開きが抑制される。更に、段部２０ｇの軸線Ｘ方向の幅ｄ６が所定の隙間６０ｄの幅ｄ５よりも広いので、連通する隙間が発生せず、口開きをより確実に抑制することができる。
【００７９】
〔他の実施形態〕
以上の説明において、遠心圧縮機１０が備える羽根車１１が連結されるロータ軸３０は、舶用ディーゼル機関から排出される排気ガスにより回転するタービン（図示略）によって軸線Ｘ回りに回転するものであったが、他の態様であってもよい。例えば、ロータ軸３０は、ロータ軸３０に連結されたモータ等の他の動力源によって回転するものであってもよい。
【００８０】
以上の説明において、仕切板１４は、軸線Ｘを中心として放射状に４枚を９０度の間隔で配置するものであったが、他の態様であってもよい。例えば、軸線Ｘを中心として放射状に６枚を６０度の間隔で配置する態様や、８枚を４５度の間隔で配置する態様など、任意の枚数を配置するようにしても良い。
【００８１】
以上の説明において、クランプ部材６０は、軸受台２０のフランジ部２０ａに締結するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、クランプ部材６０をスクロールケーシング１３ｂのフランジ部１３ｆに締結するようにしてもよい。この場合、スクロールケーシング１３ｂのフランジ部１３ｆが軸線Ｘ方向に延びる締結穴を軸線Ｘ回りの周方向に複数有するものとなる。そして、この複数の締結穴に締結ボルト４３を締結することにより、クランプ部材６０がスクロールケーシング１３ｂのフランジ部１３ｆに締結される。また、この場合、前述した隙間６０ｃは、軸受台２０のフランジ部２０ａの軸線Ｘ方向の端面とクランプ部材６０の凹所の軸線Ｘ方向の端面との間に設けられることとなる。
【符号の説明】
【００８２】
１０    遠心圧縮機
１１    羽根車
１１ａ  取込口
１１ｂ  吐出口
１１ｄ  ブレード
１１ｅ  流路
１２    空気案内筒（案内筒）
１３    スクロール部
１３ｂ  スクロールケーシング
１３ｄ  フランジ部
１３ｆ  フランジ部
１３ｈ  流路（第２流路）
１３ｉ  端面
１４    仕切板
１５    サイレンサ
１５ａ  サイレンサケーシング
１５ｂ  流路（第１流路）
１５ｃ  フランジ部
２０    軸受台
２０ａ  フランジ部
２０ｅ  接触面
２０ｆ  端面
２０ｇ  段部
３０    ロータ軸
４０    締結ボルト（第１締結ボルト）
４１    締結ボルト（第２締結ボルト；フランジ部締結ボルト）
４３    締結ボルト（第３締結ボルト；クランプ部材締結ボルト）
５０    スペーサ（第１スペーサ部材）
５１    スペーサ（第２スペーサ部材）
６０    クランプ部材
６０ａ  凹所
６０ｂ  貫通穴
６０ｃ  隙間
６０ｄ  隙間
６０ｅ  端面
１００  過給機
【図１】
2018084241.tif 000003
【図２】
2018084241.tif 000004
【図３】
2018084241.tif 000005
【図４】
2018084241.tif 000006
【図５】
2018084241.tif 000007
【図６】
2018084241.tif 000008
【図７】
2018084241.tif 000009
【図８】
2018084241.tif 000010