(57)【要約】【課題】ロータ及びハウジングが熱によって伸びてもロータとハウジングとの間のクリアランスの大きさが変化することを抑制可能な圧力波過給機を提供する。【解決手段】ロータ１２と、ハウジング１１と、端部がハウジング１１に設けられている収容室１３内に突出してロータ１２内に挿入され、かつ連結位置Ｐにてロータ１２と連結されているシャフト２１と、を備えた圧力波過給機１０において、シャフト２１が基準温度のときのシャフト２１の突出部分２１ａの長さＬＲｉ及びロータ１２が基準温度のときのロータ１２の吸気側部分１２ｉの長さＬＳは、圧力波過給機１０が所定の運転状態で運転されている場合に突出部分２１ａの熱伸び量εＳと吸気側部分１２ｉの熱伸び量εＲｉとが同じになるように設定されている。【選択図】図２
2011174378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する複数のセルを有する円柱状のロータと、
前記ロータが前記軸線回りに回転可能に収容された収容室と、前記ロータの一方の端面と対向する吸気側端部と、前記ロータの他方の端面と対向する排気側端部と、を有するハウジングと、
前記軸線上に配置されるとともに前記吸気側端部に回転可能に支持され、一方の端部が前記吸気側端部から前記収容室内に突出して前記ロータ内に挿入され、かつ前記ロータの前記一方の端面よりも前記他方の端面寄りの連結位置にて前記ロータと連結されているシャフト部材と、を備え、
前記吸気側端部に内燃機関の吸気通路が接続され、前記排気側端部に前記内燃機関の排気通路が接続される圧力波過給機において、
前記シャフト部材が所定の基準温度のときの前記シャフト部材のうち前記吸気側端部から前記収容室内に突出する突出部分の長さ及び前記ロータが前記基準温度のときの前記ロータのうち前記一方の端面から前記連結位置までの部分である吸気側部分の前記軸線方向の長さは、前記圧力波過給機が所定の運転状態で運転されている場合に前記突出部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と前記吸気側部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量とが同じになるように設定されている圧力波過給機。
【請求項２】
前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さをＬＳ０、前記ロータが前記基準温度のときの前記吸気側部分の前記軸線方向の長さをＬＲｉ０、前記シャフト部材の線膨張係数をαＳ、前記ロータの線膨張係数をαＲ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記シャフト部材の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＳ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記ロータの前記吸気側部分の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＲｉとした場合、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さ及び前記ロータが前記基準温度のときの前記吸気側部分の前記軸線方向の長さは、次式
【数１】
2011174378.tif 000012
を満たすように設定されている請求項１に記載の圧力波過給機。
【請求項３】
前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記ロータのうち前記連結位置から前記ロータの前記他方の端面までの部分である排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ハウジングのうち前記吸気側端部と前記排気側端部との間の部分であるロータ外周部の前記軸線方向の長さは、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合に前記突出部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と前記排気側部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量との合計が、前記ロータ外周部が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と同じになるように設定されている請求項１又は２に記載の圧力波過給機。
【請求項４】
前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さをＬＳ０、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さをＬＲｅ０、前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さをＬＨ０、前記シャフト部材の線膨張係数をαＳ、前記ロータの線膨張係数をαＲ、前記ロータ外周部の線膨張係数をαＨ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記シャフト部材の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＳ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記排気側部分の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＲｅ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記ロータ外周部の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＨとした場合、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さは、次の２つの式
【数２】
2011174378.tif 000013
をいずれも満たすように設定されている請求項３に記載の圧力波過給機。
【請求項５】
軸線方向に貫通する複数のセルを有する円柱状のロータと、
前記ロータが前記軸線回りに回転可能に収容された収容室と、前記ロータの一方の端面と対向する吸気側端部と、前記ロータの他方の端面と対向する排気側端部と、を有するハウジングと、
前記軸線上に配置されるとともに前記吸気側端部に回転可能に支持され、一方の端部が前記吸気側端部から前記収容室内に突出して前記ロータ内に挿入され、かつ前記ロータの前記一方の端面よりも前記他方の端面寄りの連結位置にて前記ロータと連結されているシャフト部材と、を備え、
前記吸気側端部に内燃機関の吸気通路が接続され、前記排気側端部に前記内燃機関の排気通路が接続される圧力波過給機において、
前記シャフト部材が所定の基準温度のときの前記シャフト部材のうち前記吸気側端部から前記収容室内に突出する突出部分の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記ロータのうち前記連結位置から前記ロータの前記他方の端面までの部分である排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ハウジングのうち前記吸気側端部と前記排気側端部との間の部分であるロータ外周部の前記軸線方向の長さは、前記圧力波過給機が所定の運転状態で運転されている場合に前記突出部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と前記排気側部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量との合計が、前記ロータ外周部が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と同じになるように設定されている圧力波過給機。
【請求項６】
前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さをＬＳ０、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さをＬＲｅ０、前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さをＬＨ０、前記シャフト部材の線膨張係数をαＳ、前記ロータの線膨張係数をαＲ、前記ロータ外周部の線膨張係数をαＨ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記シャフト部材の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＳ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記排気側部分の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＲｅ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記ロータ外周部の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＨとした場合、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さは、次の２つの式
【数３】
2011174378.tif 000014
をいずれも満たすように設定されている請求項５に記載の圧力波過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング内に設けたロータのセル内に空気と排気とを交互に導入し、セル内に導入した排気の圧力波でそのセル内の空気の圧力を高めて過給を行う圧力波過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のセルを有するロータがハウジング内に回転自在に設けられ、各セル内に空気と排気とを交互に導入して過給を行う圧力波過給機が知られている。この圧力波過給機ではハウジング内に排気を導入するので、排気の熱でハウジングやロータが伸びる。そこで、熱膨張係数が小さいセラミック製のロータを備えた圧力波過給機が知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０１−１５９４１８号公報
【特許文献２】特開平０４−０１９３２７号公報
【特許文献３】特開２００１−５１５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の過給機においてもロータを支持しているロータ軸が熱により伸びるため、これによりロータとハウジングとの間のクリアランスの大きさが変化するおそれがある。このクリアランスが大きくなった場合は空気や排気がロータとハウジングとの間に漏れるので、過給機の性能が低下するおそれがある。一方、クリアランスが小さくなった場合はロータとハウジングとが接触するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ロータ及びハウジングが熱によって伸びてもロータとハウジングとの間のクリアランスの大きさが変化することを抑制可能な圧力波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】
【０００６】
本発明の第１の圧力波過給機は、軸線方向に貫通する複数のセルを有する円柱状のロータと、前記ロータが前記軸線回りに回転可能に収容された収容室と、前記ロータの一方の端面と対向する吸気側端部と、前記ロータの他方の端面と対向する排気側端部と、を有するハウジングと、前記軸線上に配置されるとともに前記吸気側端部に回転可能に支持され、一方の端部が前記吸気側端部から前記収容室内に突出して前記ロータ内に挿入され、かつ前記ロータの前記一方の端面よりも前記他方の端面寄りの連結位置にて前記ロータと連結されているシャフト部材と、を備え、前記吸気側端部に内燃機関の吸気通路が接続され、前記排気側端部に前記内燃機関の排気通路が接続される圧力波過給機において、前記シャフト部材が所定の基準温度のときの前記シャフト部材のうち前記吸気側端部から前記収容室内に突出する突出部分の長さ及び前記ロータが前記基準温度のときの前記ロータのうち前記一方の端面から前記連結位置までの部分である吸気側部分の前記軸線方向の長さは、前記圧力波過給機が所定の運転状態で運転されている場合に前記突出部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と前記吸気側部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量とが同じになるように設定されている（請求項１）。
【０００７】
本発明の第１の圧力波過給機では、ロータの一方の端面とハウジングの吸気側端部との間のクリアランス（以下、吸気側クリアランスと称することがある。）の大きさは、突出部分の軸線方向の長さから吸気側部分の軸線方向の長さを引いた値になる。本発明の第１の圧力波過給機においては、これら突出部分の熱伸び量と吸気側部分の熱伸び量とが同じになる。そのため、これらの部分がそれぞれ熱で伸びても吸気側クリアランスの大きさが変化することを抑制できる。
【０００８】
周知のように熱伸び量は、線膨張係数、所定の基準温度のときの長さ、及び所定の基準温度との温度差を掛けることにより求めることができる。突出部分の熱伸び量と吸気側部分の熱伸び量とを同じにするためには、このように算出される熱伸び量が同じになればよい。そこで、本発明の第１の圧力波過給機の一形態においては、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さをＬＳ０、前記ロータが前記基準温度のときの前記吸気側部分の前記軸線方向の長さをＬＲｉ０、前記シャフト部材の線膨張係数をαＳ、前記ロータの線膨張係数をαＲ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記シャフト部材の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＳ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記ロータの前記吸気側部分の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＲｉとした場合、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さ及び前記ロータが前記基準温度のときの前記吸気側部分の前記軸線方向の長さは、次式を満たすように設定されていてもよい（請求項２）。
【０００９】
【数１】
2011174378.tif 000003
【００１０】
本発明の第１の圧力波過給機の一形態においては、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記ロータのうち前記連結位置から前記ロータの前記他方の端面までの部分である排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ハウジングのうち前記吸気側端部と前記排気側端部との間の部分であるロータ外周部の前記軸線方向の長さは、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合に前記突出部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と前記排気側部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量との合計が、前記ロータ外周部が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と同じになるように設定されていてもよい（請求項３）。本発明の第１の圧力波過給機では、ロータ外周部の長さから突出部分の長さ及び排気部分の長さを引いた値がハウジングの排気側端部とロータの他方の端面との間のクリアランス（以下、排気側クリアランスと称することがある。）の大きさになる。この形態では、突出部分の熱伸び量と排気側部分の熱伸び量との合計が、ロータ外周部の熱伸び量と同じになる。そのため、ハウジング、ロータ、及びシャフトが熱で伸びても排気側クリアランスの大きさが変化することを抑制できる。
【００１１】
この形態においては、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さをＬＳ０、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さをＬＲｅ０、前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さをＬＨ０、前記シャフト部材の線膨張係数をαＳ、前記ロータの線膨張係数をαＲ、前記ロータ外周部の線膨張係数をαＨ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記シャフト部材の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＳ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記排気側部分の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＲｅ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記ロータ外周部の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＨとした場合、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さは、次の２つの式をいずれも満たすように設定されていてもよい（請求項４）。
【００１２】
【数２】
2011174378.tif 000004
【００１３】
このように突出部分の長さ、排気側部分の長さ、及びロータ外周部の長さを設定することにより、突出部分の熱伸び量と排気側部分の熱伸び量との合計を、ロータ外周部の熱伸び量と同じにすることができる。
【００１４】
本発明の第２の圧力波過給機は、軸線方向に貫通する複数のセルを有する円柱状のロータと、前記ロータが前記軸線回りに回転可能に収容された収容室と、前記ロータの一方の端面と対向する吸気側端部と、前記ロータの他方の端面と対向する排気側端部と、を有するハウジングと、前記軸線上に配置されるとともに前記吸気側端部に回転可能に支持され、一方の端部が前記吸気側端部から前記収容室内に突出して前記ロータ内に挿入され、かつ前記ロータの前記一方の端面よりも前記他方の端面寄りの連結位置にて前記ロータと連結されているシャフト部材と、を備え、前記吸気側端部に内燃機関の吸気通路が接続され、前記排気側端部に前記内燃機関の排気通路が接続される圧力波過給機において、前記シャフト部材が所定の基準温度のときの前記シャフト部材のうち前記吸気側端部から前記収容室内に突出する突出部分の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記ロータのうち前記連結位置から前記ロータの前記他方の端面までの部分である排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ハウジングのうち前記吸気側端部と前記排気側端部との間の部分であるロータ外周部の前記軸線方向の長さは、前記圧力波過給機が所定の運転状態で運転されている場合に前記突出部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と前記排気側部分が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量との合計が、前記ロータ外周部が熱にて前記軸線方向に伸びる熱伸び量と同じになるように設定されている（請求項５）。
【００１５】
本発明の第２の圧力波過給機においても排気側クリアランスの大きさは、ロータ外周部の長さから突出部分の長さ及び排気部分の長さを引いた値となる。そして、本発明の第２の圧力波過給機では、突出部分の熱伸び量と排気側部分の熱伸び量との合計がロータ外周部の熱伸び量と同じになるので、ハウジング、ロータ、及びシャフトが熱で伸びても排気側クリアランスの大きさが変化することを抑制できる。
【００１６】
本発明の第２の圧力波過給機の一形態においては、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さをＬＳ０、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さをＬＲｅ０、前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さをＬＨ０、前記シャフト部材の線膨張係数をαＳ、前記ロータの線膨張係数をαＲ、前記ロータ外周部の線膨張係数をαＨ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記シャフト部材の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＳ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記排気側部分の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＲｅ、前記圧力波過給機が前記所定の運転状態で運転されている場合の前記ロータ外周部の温度と前記基準温度との温度差をΔＴＨとした場合、前記シャフト部材が前記基準温度のときの前記突出部分の前記軸線方向の長さ、前記ロータが前記基準温度のときの前記排気側部分の前記軸線方向の長さ、及び前記ハウジングが前記基準温度のときの前記ロータ外周部の前記軸線方向の長さは、次の２つの式をいずれも満たすように設定されていてもよい（請求項６）。
【００１７】
【数３】
2011174378.tif 000005
【００１８】
このように突出部分の長さ、排気側部分の長さ、及びロータ外周部の長さを設定することにより、突出部分の熱伸び量と排気側部分の熱伸び量との合計を、ロータ外周部の熱伸び量と同じにすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上に説明したように、本発明の第１の圧力波過給機によれば、突出部分の熱伸び量と吸気側部分の熱伸び量とが同じになるので、これらの部分が熱で伸びても吸気側クリアランスの大きさが変化することを抑制できる。また、本発明の第２の圧力波過給機によれば、突出部分の熱伸び量と排気側部分の熱伸び量との合計がロータ外周部の熱伸び量と同じになるので、これらの部分が熱で伸びても排気側クリアランスの大きさが変化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の形態に係る圧力波過給機が組み込まれた内燃機関の概略を示す図。
【図２】第１の形態に係る圧力波過給機を示す図。
【図３】第１の形態に係る圧力波過給機の各部が熱で伸びたときのそれら各部の長さの変化を説明するための図。
【図４】本発明の第２の形態に係る圧力波過給機を示す図。
【図５】第２の形態に係る圧力波過給機の各部が熱で伸びたときのそれら各部の長さの変化を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る圧力波過給機が組み込まれた内燃機関を示している。この内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数（図１では４つ）の気筒２ａを有する機関本体２を備えている。各気筒２ａには、それぞれ吸気通路３及び排気通路４が接続されている。この図に示したように吸気通路３には、吸気流れの上流側から順に吸気を濾過するためのエアクリーナ５と、圧力波過給機１０の吸気側端部１０ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ６と、吸気量を調整するためのスロットルバルブ７とが設けられている。また、排気通路４には、排気流れの上流側から順に圧力波過給機１０の排気側端部１０ｂと、排気を浄化するための排気浄化装置８が設けられている。
【００２２】
図２は、圧力波過給機１０を拡大して示している。圧力波過給機１０は、ハウジング１１と、円柱状のロータ１２とを備えている。ハウジング１１の内部には軸線Ａｘ方向に延びる円柱状の収容室１３が設けられており、ロータ１２はその収容室１３内に軸線Ａｘ回りに回転可能に収容されている。ハウジング１１は、内部に円柱状の空間を有するロータ外周部としてのロータハウジング１４と、ロータハウジング１４の一端に取り付けられて吸気側端部１０ａとなる吸気側ハウジング１５と、ロータハウジング１４の他端に取り付けられて排気側端部１０ｂとなる排気側ハウジング１６とを備えている。収容室１３は、これらハウジング１４、１５、１６にて形成されている。吸気側ハウジング１５には、吸気導入口１７及び吸気吐出口１８が設けられている。吸気導入口１７は収容室１３内と吸気通路３のうち圧力波過給機１０よりも吸気流れの上流側の区間とを接続し、吸気吐出口１８は収容室１３内と吸気通路３のうち圧力波過給機１０よりも吸気流れの下流側の区間とを接続している。排気側ハウジング１６には、排気導入口１９及び排気吐出口２０が設けられている。排気導入口１９は収容室１３内と排気通路４のうち圧力波過給機１０よりも排気流れの上流側の区間とを接続し、排気吐出口２０は収容室１３内と排気通路４のうち圧力波過給機１０よりも排気流れの下流側の区間とを接続している。
【００２３】
ロータ１２は、軸線Ａｘ方向に貫通する複数のセル１２ａ（図１参照）を備えている。図２に示したようにロータ１２は、その一方の端面が吸気側端部１０ａと対向し、他方の端面が排気側端部１０ｂと対向するように収容室１３内に収容されている。圧力波過給機１０は、軸線Ａｘ回りに回転可能なシャフト部材としてのシャフト２１を備えている。ロータ１２は、そのシャフト２１に軸線Ａｘ回りに回転可能に支持されている。また、この図に示したようにロータ１２はシャフト２１にて片持ち支持されている。シャフト２１は、軸線Ａｘ上に配置されている。また、シャフト２１は、吸気側端部１０ａに設けられたベアリング２２に回転可能に支持されている。ベアリング２２は、シャフト２１の略中央を支持している。シャフト２１は、その一端が吸気側端部１０ａから収容室１３内に突出するように設けられている。そのシャフト２１の一端は、ロータ１２の中心に設けられた挿入孔１２ｂ内に挿入されている。この図に示したようにシャフト２１の一端とロータ１２とは、締結部材２３にてシャフト２１とロータ１２とが一体回転するように連結されている。シャフト２１の他端は、電動モータ２４の出力軸と連結されている。ベアリング２２は、その収容室１３側の側面が収容室１３の壁面の一部となるように吸気側端部１０ａに設けられている。
【００２４】
周知のように圧力波過給機１０は、ロータ１２を回転させ、各セル１２ａ内に導入した空気を排気の圧力波で加圧し、その加圧された空気を気筒２ａに吐出することによりエンジン１の過給を行う。このように圧力波過給機１０ではハウジング１１内に排気が導入されるので、動作時はその排気の熱によってハウジング１１、ロータ１２、及びシャフト２１が伸びる。また、圧力波過給機１０は、ロータ１２を回転させてエンジン１を過給するので、ハウジング１１とロータ１２との間にはクリアランスを確保する必要がある。圧力波過給機１０では、圧力波過給機１０の温度が変化しても圧力波過給機１０の吸気側端部１０ａとロータ１２との間の吸気側クリアランスＣｉの大きさが略一定になるように圧力波過給機１０の各部の寸法が設定されている。以下、具体的に説明する。
【００２５】
吸気側クリアランスＣｉは、ロータ１２のうちロータ１２とシャフト２１の一端とが連結されている連結位置Ｐよりも吸気側端部１０ａ側の部分（以下、吸気側部分と称することがある。）１２ｉの長さＬＲｉ、及びシャフト２１のうち吸気側端部１０ａから収容室１３内に突出している部分（以下、突出部分と称することがある。）２１ａの長さＬＳにて決まる。そのため、この吸気側クリアランスＣｉを略一定にするためには、以下の式（１）に示すように吸気側部分１２ｉが排気の熱によって軸線Ａｘ方向に伸びる熱伸び量εＲｉと突出部分２１ａが排気の熱によって軸線Ａｘ方向に伸びる熱伸び量εＳとが同じなればよい。
【００２６】
【数４】
2011174378.tif 000006
【００２７】
吸気側部分１２ｉの熱伸び量εＲｉ及び突出部分２１ａの熱伸び量εＳは、それぞれ以下の式（２）、（３）にて示される。
【００２８】
【数５】
2011174378.tif 000007
【００２９】
なお、式（２）のＬＲｉ０は吸気側部分１２ｉが所定の基準温度のときの吸気側部分１２ｉの長さを示し、式（３）のＬＳ０は突出部分２１ａが所定の基準温度のときの突出部分２１ａの長さを示している。また、式（２）のαＲはロータ１２の線膨張係数を示し、式（３）のαＳはシャフト２１の線膨張係数を示している。そして、式（２）のΔＴＲｉは、圧力波過給機１０が所定の運転状態で運転されているときの吸気側部分１２ｉの温度と所定の基準温度との温度差を示し、式（３）のΔＴＳは、圧力波過給機１０が所定の運転状態で運転されているときのシャフト２１の温度と所定の基準温度との温度差を示している。なお、所定の基準温度には、停止時における圧力波過給機１０の温度、例えば２０°Ｃ等が設定される。所定の運転状態としては、圧力波過給機１０の温度が最も高くなる運転状態が設定される。圧力波過給機１０の温度は排気の温度にて決まるため、圧力波過給機１０の温度が最も高くなる運転状態には例えばエンジン１が高負荷、高回転で運転されているときの運転状態が相当する。そのため、温度差ΔＴＲｉは吸気側部分１２ｉの温度の変動幅に相当し、温度差ΔＴＳはシャフト２１の温度の変動幅に相当する。
【００３０】
これらの式（２）、（３）を式（１）に代入して変形すると以下の式（４）が導出される。
【００３１】
【数６】
2011174378.tif 000008
【００３２】
そして、本発明の圧力波過給機１０では、この式（４）が満たされるように所定の基準温度のときの吸気側部分１２ｉの長さＬＲｉ０及び突出部分２１ａの長さＬＳ０がそれぞれ設定されている。このように吸気側部分１２ｉの長さＬＲｉ０及び突出部分２１ａの長さＬＳ０を設定することにより、図３に示すように圧力波過給機１０の温度が上昇してロータ１２及びシャフト２１が熱で伸びても吸気側クリアランスＣｉの大きさが略一定に維持される。
【００３３】
以上に説明したように第１の形態に係る圧力波過給機１０では、ロータ１２及びシャフト２１が排気熱によって伸びても吸気側クリアランスＣｉの大きさを略一定に維持することができる。そのため、吸気側クリアランスＣｉが拡大して空気がハウジング１１とロータ１２との隙間に漏れたり、吸気側クリアランスＣｉが０になってハウジング１１とロータ１２とが接触したりすることを防止できる。また、このようにロータ１２及びシャフト２１に熱伸びが生じても吸気側クリアランスＣｉの大きさを略一定に維持することができるので、これらの熱伸びを考慮して吸気側クリアランスＣｉを大きめに設ける必要がない。そのため、吸気側クリアランスＣｉを従来よりも小さくすることができる。従って、圧力波過給機１０の過給効率を高い状態に維持することができる。
【００３４】
（第２の形態）
図４及び図５を参照して本発明の第２の形態に係る圧力波過給機１０について説明する。この形態では、圧力波過給機１０の各部の寸法の設定方法が第１の形態と異なる。それ以外は第１の形態と同じであるため、第１の形態と共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。なお、この形態においてもエンジン１については図１が参照される。図４は、この形態の圧力波過給機１０を拡大して示している。この形態では、圧力波過給機１０の温度が変化してもロータ１２と排気側端部１０ｂとの間の排気側クリアランスＣｅの大きさが略一定になるように圧力波過給機１０の各部の寸法が設定されている。以下、具体的に説明する。
【００３５】
図４に示したように排気側クリアランスＣｅの大きさは、ロータハウジング１４の長さＬＨからロータ１２のうち連結位置Ｐよりも排気側端部１０ｂ側の部分（以下、排気側部分と称することがある。）１２ｅの長さＬＲｅ及び突出部分２１ａの長さＬＳを引くことにより算出される。そのため、排気側クリアランスＣｅを一定にするためには、以下の式（５）に示すように排気側部分１２ｅの軸線Ａｘ方向への熱伸び量εＲｅと突出部分２１ａの軸線Ａｘ方向への熱伸び量εＳとの合計が、ロータハウジング１４の軸線Ａｘ方向への熱伸び量εＨと同じになればよい。
【００３６】
【数７】
2011174378.tif 000009
【００３７】
排気側部分１２ｅの熱伸び量εＲｅ、ロータハウジング１４の熱伸び量εＨは、以下の式（６）、（７）にて示される。
【００３８】
【数８】
2011174378.tif 000010
【００３９】
なお、式（６）のＬＲｅ０は排気側部分１２ｅが所定の基準温度のときの排気側部分１２ｅの長さを示し、式（７）のＬＨ０はロータハウジング１４が所定の基準温度のときのロータハウジング１４の長さを示している。式（６）のΔＴＲｅは圧力波過給機１０が所定の運転状態で運転されているときの排気側部分１２ｅの温度と所定の基準温度との温度差を示し、式（７）のΔＴＨは、圧力波過給機１０が所定の運転状態で運転されているときのロータハウジング１４の温度と所定の基準温度との温度差を示している。式（７）のαＨは、ロータハウジング１４の線膨張係数を示している。なお、所定の基準温度及び所定の運転状態については、第１の形態と同じである。そのため、温度差ΔＴＨは、ロータハウジング１４の温度の変動幅に相当し、温度差ΔＴＲｅは、排気側部分１２ｅの温度の変動幅に相当する。
【００４０】
上述した式（５）〜（７）及び式（３）を突出部分２１ａの長さＬＳ０及びロータハウジング１４の長さＬＨ０についてまとめると以下の式（８）、（９）が導出される。
【００４１】
【数９】
2011174378.tif 000011
【００４２】
第２の形態においては、以上の式（８）、（９）がそれぞれ満たされるように所定の基準温度のときの排気側部分１２ｅの長さＬＲｅ０、突出部分２１ａの長さＬＳ０、及びロータハウジング１４の長さＬＨ０がそれぞれ設定されている。このようにこれらの部分の長さを設定することにより、図５に示すように圧力波過給機１０の温度が上昇してハウジング１１、ロータ１２及びシャフト２１が熱で伸びても排気側クリアランスＣｅの大きさが略一定に維持される。
【００４３】
以上に説明したように第２の形態においては、ハウジング１１、ロータ１２及びシャフト２１が熱で伸びても排気側クリアランスＣｅの大きさが略一定に維持される。そのため、この排気側クリアランスＣｅが拡大して排気がハウジング１１とロータ１２との間に漏れたり、排気側クリアランスＣｅが０になってハウジング１１とロータ１２とが接触したりすることを防止できる。また、ハウジング１１、ロータ１２及びシャフト２１に熱伸びが生じても排気側クリアランスＣｅの大きさが略一定に維持されるので、排気側クリアランスＣｅを大きめに設ける必要がない。そのため、排気側クリアランスＣｅを従来よりも小さくすることができる。そのため、圧力波過給機１０の過給効率を高い状態に維持することができる。
【００４４】
圧力波過給機１０においては、排気に曝されるため吸気側よりも排気側の方が温度が高くなる。そのため、ハウジング１１やロータ１２は、シャフト２１よりも温度が高くなる。この形態では、動作時のこれらの部分の温度を考慮してシャフト２１の熱伸びの度合いが設定され、ハウジング１１やロータ１２の熱伸びの度合よりもシャフト２１の熱伸びの度合いを大きくする。これにより、排気側クリアランスＣｅの大きさをより一定に維持することができる。
【００４５】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した各形態は別々に実施しなくてもよい。すなわち、所定の基準温度のときのロータの吸気側部分、排気側部分、シャフトの突出部分、及びロータハウジングの長さを上述した式（４）、（８）、（９）がそれぞれ満たされるように設定してもよい。この場合、圧力波過給機の各部に熱伸びが発生してもロータの両側のクリアランスをそれぞれ略一定に維持することができる。
【００４６】
本発明における圧力波過給機の所定の運転状態は、圧力波過給機の温度が最も高くなる運転状態に限定されない。例えば、圧力波過給機の運転状態のうちエンジンを運転しているときに最もなる頻度が多い運転状態を所定の運転状態に設定してもよい。このような運転状態を所定の運転状態とすることにより、圧力波過給機の運転状態のうちなる頻度の多い運転状態においてハウジングとロータとの間にクリアランスを確実に設けることができる。この他、所定の運転状態には、圧力波過給機の適宜の運転状態を設定してよい。
【００４７】
圧力波過給機のロータを回転駆動する駆動源は電動モータに限定されない。例えば、エンジンのクランク軸の回転をシャフトに伝達させてシャフトを回転させてもよい。この場合、クランク軸からシャフトまでの動力伝達経路中に変速機構を設けてシャフトの回転数を変速させてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  内燃機関
３  吸気通路
４  排気通路
１０  圧力波過給機
１０ａ  吸気側端部
１０ｂ  排気側端部
１１  ハウジング
１２  ロータ
１２ａ  セル
１２ｉ  吸気側部分
１２ｅ  排気側部分
１３  収容室
１４  ロータハウジング
２１  シャフト（シャフト部材）
２１ａ  突出部分
Ａｘ  軸線
Ｐ  連結位置
【図１】
2011174378.tif 000015
【図２】
2011174378.tif 000016
【図３】
2011174378.tif 000017
【図４】
2011174378.tif 000018
【図５】
2011174378.tif 000019