(57)【要約】【課題】コンパクトな装置で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図ることができる過給機の吸気冷却・消音装置を提供すること。【解決手段】過給機２１の空気取入口２３に設けられる消音器本体２４と、この消音器本体２４の空気入口２５に設けられ異物の侵入を防止するフィルタ２６と、このフィルタ２６に蒸発部２７ａが配置され凝縮部２７ｂが冷却媒体流路２８内に配置されるヒートパイプ２７と、前記冷却媒体流路２８に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段２９とから構成してある。吸気消音器のフィルタ２６を伝熱面とし、フィルタ２６に取付けたヒートパイプ２７を介して冷却媒体流路２８に供給した冷却媒体で冷却することで、装置をコンパクトにし、消音器部分で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図るようにしている。【選択図】      図１
2004150367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機の空気取入口に設けられる消音器本体と、この消音器本体の空気入口に設けられ異物の侵入を防止するフィルタと、このフィルタに蒸発部が配置され凝縮部が冷却媒体流路内に配置されるヒートパイプと、前記冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段とからなることを特徴とする過給機の吸気冷却・消音装置。
【請求項２】
前記フィルタを金属製の網状体で構成し、この網状体のフィルタと前記ヒートパイプの蒸発部とを密着させて配置したことを特徴とする請求項１記載の過給機の吸気冷却・消音装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプの吸気上流側に空気流を乱流状態にする乱流促進体を設けてなることを特徴とする請求項１または２記載の過給機の吸気冷却・消音装置。
【請求項４】
前記冷却媒体供給手段を過給機のインタークーラ用冷却水の供給手段と兼用したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の過給機の吸気冷却・消音装置。
【請求項５】
前記過給機が排気タービン過給機であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の過給機の吸気冷却・消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は過給機の吸気冷却・消音装置に関し、排気タービン過給機などで吸気音を低減し、使用環境により吸気温度が上昇してもコンプレッサインペラの温度上昇を抑えることができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
舶用や発電用などのディーゼルエンジンでは、性能向上のため排気タービン過給機が設けられており、エンジンの排気マニホールドに排気タービン過給機のタービンハウンジングの排気ガス入口が連結され、流入する排気ガスをタービンスクロール部を介してタービンインペラに送って同軸上のコンプレッサインペラを回転駆動し、排気ガス出口から排出される排気ガスを排気ガス浄化触媒や消音器を通過させて浄化するとともに消音して大気中に排出するようになっている。
【０００３】
また、排気タービンで回転駆動されるコンプレッサには、フィルタによって空気中の異物が取り除かれた空気が吸気入口から吸引され、コンプレッサインペラによって圧縮された後、吸気出口からエンジンに送られるようになっている。
【０００４】
通常、過給機では、できるだけ多くの過給空気をエンジンに供給できるようにするため吸気出口とエンジンとの間にインタークーラを設けて過給空気を水や空気などの冷却媒体で冷却して密度を高めてエンジンに供給することが行われている。
【０００５】
一方、過給機の性能は、その吸入する空気の温度に大きく影響され、吸入される空気が高温になると、コンプレッサ内を通過する圧縮過程の空気も高温となり、コンプレッサインペラの温度が上昇してしまう。
【０００６】
これによりコンプレッサインペラのクリープ強度が低下し、インペラの寿命が短くなってしまう。
【０００７】
特に、使用環境が熱帯地方などの場合には、吸入空気温度の高温化は避けられず対策が必要となる。
【０００８】
しかし、これまでは、発電用ガスタービン等では、吸入空気の温度が高くなる夏季において、吸気を冷却することにより出力の回復を図るようにしたものがあるが、ディーゼルエンジンに装備される過給機ではコンプレッサで加圧された過給空気をインタークーラで冷却することは通常、行われているものの、吸気を冷却することはほとんど行われていず、競技用車両などの特殊なエンジンの過給機では、一部に空気取入口にて水を噴射することで吸入空気の温度を低下させることが行われているにすぎない。
【０００９】
一方、排気ガスについては、特許文献１の可冷式サイレンサーでは、排気管の外周に冷却管を配置して排気ガスと逆方向に冷却媒体を流すようにし、冷却管内には排気ガスを撹拌するガイドプレートおよび吸熱フィンを設け、冷却管内には放熱フィンを設けて効率的に冷却して消音するとともに、排気するようにしたものがある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−３２９０１４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、吸入空気を冷却するため、水を噴射する場合には、冷却水を回収することができないことや大型エンジン出は大量の冷却水が必要になるという問題がある。
【００１２】
また、水を噴射して冷却する場合には、噴射装置などの付帯設備が必要となるだけでなくその重量などの問題がある。
【００１３】
一方、特許文献１の排気ガスを冷却する技術を吸入空気の冷却に応用しようとしても、外気温度に比べ温度が高く冷却しやすい排気ガスと異なり、ほぼ外気温度の吸入空気の冷却は、冷却媒体の確保や装置の重量など解決しなければならない問題が多い。
【００１４】
この発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたもので、コンパクトな装置で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図ることができる過給機の吸気冷却・消音装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の過給機の吸気冷却・消音装置は、過給機の空気取入口に設けられる消音器本体と、この消音器本体の空気入口に設けられ異物の侵入を防止するフィルタと、このフィルタに蒸発部が配置され凝縮部が冷却媒体流路内に配置されるヒートパイプと、前記冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段とからなることを特徴とするものである。
【００１６】
この過給機の吸気冷却・消音装置によれば、過給機の空気取入口に設けられる消音器本体と、この消音器本体の空気入口に設けられ異物の侵入を防止するフィルタと、このフィルタに蒸発部が配置され凝縮部が冷却媒体流路内に配置されるヒートパイプと、前記冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段とから構成しており、吸気消音器のフィルタを伝熱面とし、フィルタに取付けたヒートパイプを介して冷却媒体流路に供給した冷却媒体で冷却することで、装置をコンパクトにし、消音器部分で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図るようにしている。
【００１７】
また、この発明の請求項２記載の過給機の吸気冷却・消音装置は、請求項１記載の構成に加え、前記フィルタを金属製の網状体で構成し、この網状体のフィルタと前記ヒートパイプの蒸発部とを密着させて配置したことを特徴とするものである。
【００１８】
この過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記フィルタを金属製の網状体で構成し、この網状体のフィルタと前記ヒートパイプの蒸発部とを密着させて配置するようにしており、フィルタの伝熱面積を増大し、これにヒートパイプの蒸発部を密着することで、一層効率良く吸入空気の冷却ができるようになる。
【００１９】
さらに、この発明の請求項３記載の過給機の吸気冷却・消音装置は、請求項１または２記載の構成に加え、前記ヒートパイプの吸気上流側に空気流を乱流状態にする乱流促進体を設けてなることを特徴とするものである。
【００２０】
この過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記ヒートパイプの吸気上流側に空気流を乱流状態にする乱流促進体を設けるようにしており、吸入空気を乱流状態として熱伝達を促進し、一層効率良く吸入空気の冷却ができるようになる。
【００２１】
また、この発明の請求項４記載の過給機の吸気冷却・消音装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記冷却媒体供給手段を過給機のインタークーラ用冷却水の供給手段と兼用したことを特徴とするものである。
【００２２】
この過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記冷却媒体供給手段を過給機のインタークーラ用冷却水の供給手段と兼用するようにしており、吸入空気の冷却用の冷却媒体を簡単に確保できるとともに、一層の装置のコンパクト化を図ることもできるようになる。
【００２３】
さらに、この発明の請求項５記載の過給機の吸気冷却・消音装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加え、前記過給機が排気タービン過給機であることを特徴とするものである。
【００２４】
この過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記過給機を排気タービン過給機で構成するようにしており、排気タービン過給機に対してもコンパクトな装置で、消音器部分で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図ることができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１はこの発明の過給機の吸気冷却・消音装置を排気タービン過給機に適用した一実施の形態にかかり、（ａ）は過給機全体の概略正面図、（ｂ）は部分拡大縦断面図である。
【００２６】
この過給機の吸気冷却・消音装置２０では、図１に示すように、排気タービン過給機２１のコンプレッサハウジング２２の空気取入口２３に消音器本体２４が備えられ、この消音器本体２４の先端部の円筒側面全周に開口して配置される空気入口２５に異物の侵入を防止するフィルタ２６が備えられている。
【００２７】
このフィルタ２６は円周方向に４つに分割され消音器本体２４の空気入口２５に取付けられる内外の取付枠２６ａを備え、これら内外取付枠２６ａに挾むようにして金属製の網状体のフィルタ部材２６ｂが取付けられて構成されている。
【００２８】
この金属製の網状体のフィルタ部材２６ｂは、これまでの合成樹脂製のものと異なり、伝熱性能の高い金属製のものが用いられ、例えば熱伝導率の高い銅製やアルミニウム製の細い線をランダムに絡み合わせて重なるように組み合わせて構成したり、あるいは織布のようにしたものを重ねて構成し、伝熱体としても利用できるようにしたものが用いられる。
【００２９】
したがって、このフィルタ２６では、金属製の網状体の隙間を空気が流れることで混入するごみや埃などの異物を除去するとともに、伝熱体としても機能し、空気との間で熱交換が行われる。
【００３０】
そこで、このフィルタ２６で吸気を冷却するため、フィルタ部材２６ｂにヒートパイプ２７の蒸発部２７ａが配置され、凝縮部２７ｂがフィルタ２６の外側に配置されており、例えばフィルタ２６の外周に沿って等間隔に複数本のヒートパイプ２７が排気タービン過給機２１の軸方向と平行に配置され、それぞれの凝縮部２７ｂがフィルタ２６の外側に配置されている。
【００３１】
そして、これらヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂがフィルタ２６の外周に沿って取付けられた環状の冷却媒体流路２８内に挿入された状態としてあり、冷却媒体流路２８内のヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂにはフィン２７ｃが取付けてある。
【００３２】
この冷却媒体流路２８には、冷却媒体供給手段２９として図示しない過給空気を冷却するインタークラーの冷却媒体が利用され、インタークラー用の冷却水の一部を冷却媒体流路２８に供給し、ヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂを冷却した後、再びインタークラーの冷却水側に戻して循環するようにする。
【００３３】
なお、冷却媒体供給手段２９は、インタークラーの冷却媒体の一部を利用する場合に限らず、過給機に隣接する所で利用可能な冷却媒体を利用すれば良く、船舶などでは海水やこれと熱交換した清水など、発電所などの冷却水や工業用水などを利用したり、専用の冷却媒体供給装置を設置しても良い。
【００３４】
このような過給機の吸気冷却・消音装置２０では、吸気用の消音器本体２４のフィルタ２６を伝熱面としてヒートパイプ２７を介して冷却媒体供給流路２８の冷却媒体と熱交換することで排気タービン過給機２１のコンプレッサに吸引される空気を冷却することができ、これにより、圧縮過程の空気の温度上昇を低く抑えることができる。
【００３５】
したがって、コンプレッサインペラのクリープ強度の低下を防止して寿命増大を図ることができる。
【００３６】
特に、排気タービン過給機の使用環境が熱帯地方等の場合に有効となる。
【００３７】
このようなヒートパイプ２７を介して冷却する場合には、ヒートパイプ２７の蒸発部２７ａとフィルタ部材２６ｂ部分での熱伝達などおよびヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂと冷却媒体との熱伝達などが冷却効率に大きく影響することになる。
【００３８】
そこで、この過給機の吸気冷却・消音装置２０では、図２（ａ）に示すように、フィルタ２６を介して吸入される空気の流れを乱して熱伝達を促進する乱流促進体としても機能させるように、フィルタ部材２６ｂの隙間が直線的とならないように網状態を複数枚重ねる場合に考慮する。
【００３９】
また、ヒートパイプ２７の蒸発部２７ａとフィルタ部材２６ｂとを密着させるように巻き付けたり、これに加え錫メッキなどで一体に密着させるようにしても良く、メッキすることでフィンのように機能し、伝熱面積を拡張したのと同等になる。
【００４０】
さらに、図２（ｂ）に示すように、フィルタ２６（図２（ｂ）では図示省略したが）とは、別にヒートパイプ２７の吸気上流側に空気の流れを乱して乱流とする網状の乱流促進体２６ｃを設け、空気の流れを乱してからヒートパイプ２７に衝突させることで一層の熱伝達の向上を図るようにすることもできる。なお、この場合も図示例のように、乱流促進体２６ｃとフィルタ部材２６ｂとを兼用し、ヒートパイプ２７の上流側に離して配置するようにしても良く、吸入される空気の流速や伝熱面となるフィルタ部材の容量などによって最も効率良く冷却できる構成とすれば良い。
【００４１】
また、この過給機の吸気冷却・消音装置２０では、ヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂと冷却媒体との熱伝達などを考慮して、図３（ａ）に示すように、冷却媒体流路２８の側壁を貫通させてヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂを流路２８内に位置させ、この凝縮部２７ｂをフィン２７ｃ上に載置するように取付けたり、図３（ｂ）に示すように、フィン２７ｃの上部にヒートパイプ２７の固定台２７ｄを設け、この固定台２７ｄの上部にヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂを押さえ金具等で加圧して密着固定し、固定台２７ｄの下部にフィン２７ｃをメッキや溶接などで一体に取付けるようにする。
【００４２】
これにより、ヒートパイプ２７の凝縮部２７ｂと冷却媒体との間でも高い熱伝達を確保して冷却することができる。
【００４３】
また、この過給機の吸気冷却・消音装置２０は、常時運転して吸気を冷却するものでなく、夏季あるいは機関室など過給機が設置された室内温度が高温化した場合などに適宜運転すれば良く、特に機関室外からの大気を吸入するためのインテクがない場合が多く、このような機関室内の空気を吸引する場合に有効であり、例えば機関室内の温度が４０℃以上になった場合に運転される。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、排気タービン過給機に適用した場合を例に説明したが、これに限らず他の形式の過給機でも吸気の温度が問題となる場合に適用すれば良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したようにこの発明の請求項１記載の過給機の吸気冷却・消音装置によれば、過給機の空気取入口に設けられる消音器本体と、この消音器本体の空気入口に設けられ異物の侵入を防止するフィルタと、このフィルタに蒸発部が配置され凝縮部が冷却媒体流路内に配置されるヒートパイプと、前記冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段とから構成したので、吸気消音器のフィルタを伝熱面とし、フィルタに取付けたヒートパイプを介して冷却媒体流路に供給した冷却媒体で冷却することで、装置をコンパクトにし、消音器部分で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図ることができる。
【００４６】
また、この発明の請求項２記載の過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記フィルタを金属製の網状体で構成し、この網状体のフィルタと前記ヒートパイプの蒸発部とを密着させて配置するようにしたので、フィルタの伝熱面積を増大し、これにヒートパイプの蒸発部を密着することで、一層効率良く吸入空気の冷却ができる。
【００４７】
さらに、この発明の請求項３記載の過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記ヒートパイプの吸気上流側に空気流を乱流状態にする乱流促進体を設けるようにしたので、吸入空気を乱流状態として熱伝達を促進し、一層効率良く吸入空気を冷却することができる。
【００４８】
また、この発明の請求項４記載の過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記冷却媒体供給手段を過給機のインタークーラ用冷却水の供給手段と兼用するようにしたので、吸入空気の冷却用の冷却媒体を簡単に確保できるとともに、一層の装置のコンパクト化を図ることもできる。
【００４９】
さらに、この発明の請求項５記載の過給機の吸気冷却・消音装置によれば、前記過給機を排気タービン過給機で構成するようにしたので、排気タービン過給機に対してもコンパクトな装置で、消音器部分で吸入空気の消音と冷却ができ、クリープ強度への影響を抑えてコンプレッサインペラの寿命増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の過給機の吸気冷却・消音装置を排気タービン過給機に適用した一実施の形態にかかり、（ａ）は過給機全体の概略正面図、（ｂ）は部分拡大縦断面図である。
【図２】この発明の過給機の吸気冷却・消音装置を排気タービン過給機に適用した一実施の形態にかかり、それぞれがフィルタとヒートパイプの取付部の概略斜視図である。
【図３】この発明の過給機の吸気冷却・消音装置を排気タービン過給機に適用した一実施の形態にかかり、それぞれがヒートパイプと冷却媒体との取付部の概略説明図である。
【符号の説明】
２０  過給機の吸気冷却・消音装置
２１  排気タービン過給機
２２  コンプレッサハウジング
２３  空気取入口
２４  消音器本体
２５  空気入口
２６  フィルタ
２６ａ  内外取付枠
２６ｂ  フィルタ部材
２６ｃ  乱流促進体
２７  ヒートパイプ
２７ａ  蒸発部
２７ｂ  凝縮部
２７ｃ  フィン
２７ｄ  固定台
２８  冷却媒体流路
２９  冷却媒体供給手段
【図１】
2004150367.tif 000003
【図２】
2004150367.tif 000004
【図３】
2004150367.tif 000005