(57)【要約】【課題】単純な構成であって、環状部材が回動不良となることを防止し、良好にノズルベーンを駆動させるノズル駆動装置を提供すること。【解決手段】回転可能に設けられている複数個のノズルベーン１５と、その回動により連動機構１４を介してノズルベーン１５を回転軸Ｏ１周りに回転させる環状部材１２と、環状部材１２を支持する支持ピン１６と、環状部材１２を回動可能とする駆動ロッド１７とを有するノズル駆動装置１０であって、ノズルベーン１５の回転軸Ｏ１を通る仮想円Ｃの中心軸線Ｏ２周りに４本の支持ピン１６が等間隔環状配置され、かつ対向する支持ピン１６の一方に環状部材１２が当接されたとき、他方の支持ピン１６と環状部材１２との間に間隙Ｘが形成される配置とされていることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部に沿って配置された環状部材が、前記壁部に立設された複数の支持ピンにより外周を支持され、リンク機構を介して連結された複数のガイドベーンを自らの周方向への回転動作により回転させるノズル駆動装置であって、
前記支持ピンが、前記環状部材の周囲に４本、該環状部材の周方向に等間隔に離間して配置され、かつ前記環状部材の中心を挟んで対向する前記支持ピンの一方に前記環状部材を当接させたときに、前記環状部材の中心を挟んで対向する前記支持ピンの他方と前記環状部材との間に隙間が形成されるように配置されていることを特徴とするノズル駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のノズル駆動装置において、
前記環状部材の外周から外方に突き出して設けられた駆動レバーと、該駆動レバーに連結されて前記環状部材を周方向に回転させる力を伝達する駆動ロッドとが設けられ、
前記４本の支持ピンのうち、前記環状部材の中心を挟んで対向する一対の支持ピンが、前記駆動レバーの移動方向と平行な基準線上に配置されていることを特徴とするノズル駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のノズル駆動装置において、
前記駆動レバーの移動方向に対し、前記基準線が±１５°の範囲以内になるように前記支持ピンが配置されていることを特徴とするノズル駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のノズル駆動装置において、
前記支持ピンが前記回転軸と平行に回転可能に支持されていることを特徴とするノズル駆動装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のノズル駆動装置において、
前記支持ピンの外周面に固体潤滑剤が塗布されていることを特徴とするノズル駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、等間隔環状配置された複数個のノズルベーンの翼角を、環状部材により変化させる方式の可変ノズル付き過給機において、ノズルベーンの翼角を変化させる機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火力発電プラント、内燃機関などの燃焼器の空気流量調整装置に、可変容量の遠心ターボ機器などを用いることにより、シリンダ容積や機関回転数を増すことなく出力を増大させることが可能である。出力を増大させるために、排気ガスエネルギーによって空気圧縮機の駆動仕事をまかなう排気ターボ過給機が用いられている。排気ターボ過給機は、圧縮機とタービンとによって構成され、排気ガスエネルギーの有効利用のため、圧縮機のディフューザもしくはタービンの排気ガス流入部に設けられたノズルベーンを可動にして流路面積を可変にした可変容量過給機が使用されている。
【０００３】
従来、前述したような排気ガス流入部に等間隔環状配置されたノズルベーンを駆動するために、図２に示すようなノズル駆動装置が用いられていた。ノズル駆動装置１は、環状部材２の半径方向外側に設けられている駆動レバー３と、駆動レバー３に連結されている駆動ロッド７と、環状部材２に連動機構４を介して連結されている複数のノズルベーン５と、環状部材２を支持する複数の支持ピン６とを備えて構成されている。
【０００４】
駆動ロッド７は、アクチュエータなどの駆動源（図示せず）に接続され、環状部材２の接線方向に移動することにより、環状部材２を回動させる構成とされている。環状部材２の動作は、連動機構４によってノズルベーン５の回転軸線周りの回転に変換される。支持ピン６は、環状部材２の外周面を支持するように環状に配列されており、図において各支持ピン６は配列の中心に対して約２０°の間隔で配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ノズル駆動装置１は、駆動ロッド７によって加える力、及び環状部材２と支持ピン６との摩擦力によって、環状部材２の動作中に特定の支持ピン６によって挟み込まれてしまい、環状部材２が動かなくなるという問題があった。つまり、環状部材２を支持するために多数の支持ピン６が配置されていても、製造上の誤差などにより、実際に環状部材２と接触する支持ピン６は２，３本であり、その特定の支持ピン６が環状部材２を挟み込む位置にある場合に、環状部材２が動かなくなる問題が生じるのである。たとえば、図２に示すように、支持ピン６ａによってＦ１の向きで環状部材２に力が加えられると共に、支持ピン６ｂによってＦ２の向きで環状部材２に力が加えられた場合、このような挟み込まれる力によって環状部材２が回動不良となってしまう。
【０００６】
また、このような挟み込みによる回動不良の問題を解決するために、複数箇所に駆動レバー３を設け複数方向から環状部材２に駆動力を加えることが考えられるが、この場合においてノズル駆動装置１が大型化、複雑化してしまうということが考えられ、ノズル駆動装置１の軽量化が必要とされる場合や、構造上において問題があった。とくに、大型の機器にノズル駆動装置１を用いる場合、複数方向から環状部材２に駆動力を加えることは困難であると考えられた。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、単純な構成であって、環状部材が回動不良となることを防止し、良好にノズルベーンを駆動させるノズル駆動装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、壁部に沿って配置された環状部材が、前記壁部に立設された複数の支持ピンにより外周を支持され、リンク機構を介して連結された複数のガイドベーンを自らの周方向への回転動作により回転させるノズル駆動装置であって、
前記支持ピンが、前記環状部材の周囲に４本、該環状部材の周方向に等間隔に離間して配置され、かつ前記環状部材の中心を挟んで対向する前記支持ピンの一方に前記環状部材を当接させたときに、前記環状部材の中心を挟んで対向する前記支持ピンの他方と前記環状部材との間に隙間が形成されるように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係るノズル駆動装置によれば、支持ピンが、環状部材の周囲に４本、該環状部材の周方向に等間隔に離間して配置され、かつ環状部材の中心を挟んで対向する支持ピンの一方に環状部材を当接させたときに、環状部材の中心を挟んで対向する支持ピンの他方と環状部材との間に隙間が形成されるように配置されているので、支持ピンによって環状部材が挟み込まれることが防止される。つまり、４本の支持ピンが環状部材の周囲に等間隔に離間して配置されることにより、隣り合う支持ピンは環状部材の中心に対し９０°の角度でもって配置され、この角度において隣り合う支持ピンは、従来のように環状部材を挟み込む向きに過大な力を加えられないのである。また、対向する支持ピンにおいても上述したように間隙が形成されているので、環状部材を挟み込むことが起こらない。また、このような間隙を持って構成することで、駆動により発生する熱による構成部材の熱膨張によって生じる問題を回避することもできる。これにより、環状部材が回動不良となることを防止することができ、良好にノズルベーンを駆動させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のノズル駆動装置において、前記環状部材の外周から外方に突き出して設けられた駆動レバーと、該駆動レバーに連結されて前記環状部材を周方向に回転させる力を伝達する駆動ロッドとが設けられ、
前記４本の支持ピンのうち、前記環状部材の中心を挟んで対向する一対の支持ピンが、前記駆動レバーの移動方向と平行な基準線上に配置されていることを特徴とする。
この発明に係るノズル駆動装置によれば、前記４本の支持ピンのうち、対向する一対の支持ピンが前記駆動レバーの移動方向と平行な基準線上に配置されているので、駆動レバーが移動する方向に設けられている１本の支持ピンが、駆動レバーによって環状部材に加えられる接線方向の力を受ける構成とされている。これにより、支持ピンに環状部材が挟み込まれる可能性をより低くすることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のノズル駆動装置において、前記駆動レバーの移動方向に対し、前記基準線が±１５°の範囲以内になるように前記支持ピンが配置されていることを特徴とする。
この発明に係るノズル駆動装置によれば、駆動レバーの移動方向に対し、基準線が±１５°の範囲以内になるように支持ピンが配置されているので、駆動レバーによって環状部材に加えられる力が、ほぼ１本の支持ピンによって受けられる構成とされ、支持ピンに環状部材が挟み込まれる可能性をより低くすることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のノズル駆動装置において、前記支持ピンが前記回転軸と平行に回転可能に支持されていることを特徴とする。
この発明に係るノズル駆動装置によれば、支持ピンが回転軸と平行に回転可能に支持されているので、環状部材と支持ピンとの摩擦によって支持ピンが回転する。これにより、良好に環状部材を回転させることができ、結果として回転時に駆動ロッド１７により加える力を低減でき、支持ピンに環状部材が挟み込まれる可能性をさらに低くすることができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のノズル駆動装置において、前記支持ピンの外周面に固体潤滑剤が塗布されていることを特徴とする。
この発明に係るノズル駆動装置によれば、支持ピンの外周面に固体潤滑剤が塗布されているので、環状部材と支持ピンとの摩擦が低減させられる。その結果、回転時に駆動ロッド１７により加える力を低減でき、支持ピンに環状部材が挟み込まれる可能性をさらに低くすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、ノズル駆動装置の構成を示す概略説明図である。ノズル駆動装置１０は、等間隔環状配置された回転軸Ｏ１を中心に回転可能に設けられている複数個のノズルベーン１５と、ノズルベーン１５の回転軸Ｏ１に垂直に設けられた壁部１１と、壁部１１に沿って設けられ、連動機構１４を介してノズルベーン１５と連結されている環状部材１２と、壁部１１に設けられた環状部材１２を支持する４本の支持ピン１６と、環状部材１２の駆動レバー１３に連結されて環状部材１２の接線方向に移動することで環状部材１２を回動可能とする駆動ロッド１７とを備えて構成されている。
【００１５】
連動機構（リンク機構）１４は、環状部材１２に設けられている連動ピン１８と、ノズルベーン１５に固定されている回転ピン１９と、回転ピン１９に直交する方向に固定されているＵ字型部材２０とを備えて構成されており、連動ピン１８はＵ字型部材２０に挟まれる配置とされている。回転ピン１９の中心軸がノズルベーン１５の回転軸Ｏ１である。環状部材１２を回動させると、連動ピン１８により駆動力がＵ字型部材２０に伝えられ、回転軸Ｏ１を中心にノズルベーン１５が回転する構成とされている。
【００１６】
また、支持ピン１６はノズルベーン１５の回転軸Ｏ１を通る仮想円Ｃの中心軸線Ｏ２（環状部材１２の中心にほぼ一致する）周りに等間隔環状配置となるように配置されている。つまり、対向する支持ピン１６ａ，１６ｂを通る仮想線Ｌ１と、対向する支持ピン１６ｃ，１６ｄを通る仮想線Ｌ２は、中心軸線Ｏ２で直交するように配置されているのである。また、対向する支持ピン１６の一方に環状部材１２が当接されたとき、他方の支持ピン１６と環状部材１２との間に間隙Ｘが形成されるように、支持ピン１６が配置されている。このとき、間隙Ｘは環状部材１２の外径の１〜２％程度の範囲となるように支持ピン１６が配置されている。また　、仮想線Ｌ１が駆動ロッド１７の移動方向と平行になるように、支持ピン１６ａ，１６ｂが配置されている。また、支持ピン１６は回転軸Ｏ１と平行に回転可能に支持されている。
【００１７】
上述したようにノズル駆動装置１０は構成されているので、図１における上方向（矢印Ａ１方向）に駆動ロッド１７を移動させると、連結されている駆動レバー１３によって環状部材１２に接線方向上向きに力が加えられる。環状部材１２は、支持ピン１６によって支持されているので、中心軸線Ｏ２周りに矢印Ａ２方向に回動される。このとき、環状部材１２に加えられた接線方向上向きの力は、環状部材１２の上方向に位置する支持ピン１６ａが受けることになり、支持ピン１６ａは環状部材１２と摩擦しながら回転する。また、環状部材１２を矢印Ａ２方向の逆方向に回動させた場合には、支持ピン１６ｂが下向きの力を受けることになる。
【００１８】
環状部材１２は、矢印Ａ１方向の力を加えた場合支持ピン１６ａと接しており、対向する支持ピン１６ｂとの間には間隙Ｘを有する。また、支持ピン１６ａに隣接する支持ピン１６ｃ，１６ｄに環状部材１２が接することもあるが、環状部材１２から支持ピン１６ｃ，１６ｄに大きな力が加えられることはない。そして、環状部材１２の回動する駆動力は、連動機構１４の連動ピン１８によりＵ字型部材２０を駆動させ、Ｕ字型部材２０に固定されている回転ピン１９によって、回転軸Ｏ１を中心にノズルベーン１５を矢印Ａ３方向に回転させる。
【００１９】
このようにノズル駆動装置１０が駆動し、環状部材１２と支持ピン１６ｂとの間に間隙Ｘを有するので、環状部材１２が支持ピン１６ａと支持ピン１６ｂとによって挟み込まれることがなく、環状部材１２が回動不良となることを防止することができる。また、支持ピン１６ａが、環状部材１２に加えられた接線方向上向きの力を受けるので、支持ピン１６ａと支持ピン１６ｃ，１６ｄとに環状部材１２が挟み込まれる可能性をより低くすることができる。また、支持ピン１６が環状部材１２との摩擦によって回転するので、良好に環状部材１２を回動させることができる。これにより、正常にノズルベーン１５を駆動させることができ、ノズル駆動装置１０が用いられる機器の信頼性を向上させることができる。また、支持ピンを４本とすることで、環状部材１２が所定の位置から大きくずれたり、外れて脱落することも防止できる。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、対向する支持ピン１６ａ，１６ｂを通る仮想線Ｌ１が、駆動ロッド１７の移動方向と平行になるように支持ピン１６を配置したが、ノズル駆動装置１０が用いられる機器の構成上、このように支持ピン１６を配置することができない場合は、基準線Ｌ１が駆動ロッド１７の移動方向に対して１５°の範囲以内になるように支持ピン１６を配置してもよい。この場合において、支持ピン１６と環状部材１２との間に生じる摩擦力などの力を考慮しても、本実施の形態と同じ効果を得ることができる。また、隣り合う２本の支持ピン１６によって環状部材１２が支持される場合においても、仮想円Ｃの中心軸線Ｏ２に対し９０°の角度でもって配置されているので、従来のように環状部材１２を挟み込む過大な力が生じることはなく、環状部材１２は良好に回動することができる。
【００２１】
また、支持ピン１６が回動可能に構成する、あるいは支持ピン１６に黒鉛、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥなどの固体潤滑剤を塗布することにより、支持ピン１６と環状部材１２との間の摩擦力を低減させることができる。これにより、低い駆動力において環状部材１２を良好に回動させることができ、かつ駆動力により支持ピン１６に押付ける力も低減することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、支持ピンが、環状部材の周囲に４本、該環状部材の周方向に等間隔に離間して配置され、かつ環状部材の中心を挟んで対向する支持ピンの一方に環状部材を当接させたときに、環状部材の中心を挟んで対向する支持ピンの他方と環状部材との間に隙間が形成されるように配置されているので、支持ピンによって環状部材が挟み込まれることを防止することができる。また、一方の支持ピンに環状部材を当接させたとき、他方の支持ピンと環状部材との間に間隙が形成されるので、対向する支持ピンによって環状部材が挟み込まれることを防止することができる。これにより、環状部材が回動不良となることを防止することができ、良好にノズルベーンを駆動させることができ、ノズル駆動装置が用いられている機器の信頼性を向上させることができる。さらに、環状部材が良好に回動するので、駆動用の動力源を小型化することができ、装置全体を小型化することができる。
【００２３】
請求項２に係る発明によれば、駆動レバーの移動方向に配置された支持ピンが、駆動レバーによって環状部材に加えられる接線方向の力を受けるので、隣接する支持ピンによって環状部材が挟み込まれる可能性をより低くすることができる。
【００２４】
請求項３に係る発明によれば、ノズル駆動装置が用いられる機器の構成上、駆動レバーの移動方向に支持ピンを配置することができない場合は、駆動レバーの移動方向に対し、基準線が１５°の範囲以内になるように支持ピン配置することで、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
請求項４、または請求項５に係る発明によれば、支持ピンが回転軸と平行に回転可能に支持されているか、または、支持ピンの外周面に固体潤滑剤が塗布されているので、低い駆動力で良好に環状部材を回動させることができる。これにより、支持ピンに環状部材が挟み込まれる可能性をさらに低くすることができる。また、駆動用の動力源を小型化することができ、装置全体を小型化することができる。さらに、ノズル駆動装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるノズル駆動装置の概略構成図である。
【図２】従来のノズル駆動装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０　ノズル駆動装置
１１　壁部
１２　環状部材
１３　駆動レバー
１４　連動機構
１５　ノズルベーン
１６　支持ピン
１７　駆動ロッド
Ｃ　仮想円
Ｏ１　回転軸
Ｏ２　中心軸線
【図１】
2004076612.tif 000003
【図２】
2004076612.tif 000004