(57)【要約】【課題】複数の翼回転装置が並列接続された翼回転装置システムにおいて、インペラの強度設計許容値を緩和する。【解決手段】インペラを有する翼回転装置１が複数並列接続されると共に供給される流体の流量が多くなるに連れて流体が供給される翼回転装置１の数を順次増加させる翼回転装置システムの制御方法であって、複数の前記翼回転装置に流体を供給する順番を変更可能とする。【選択図】図３
2012026360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラを有する翼回転装置が複数並列接続されると共に供給される流体の流量が多くなるに連れて流体が供給される翼回転装置の数を順次増加させる翼回転装置システムの制御方法であって、
複数の前記翼回転装置に流体を供給する順番を変更可能とすることを特徴とする翼回転装置システムの制御方法。
【請求項２】
全ての前記翼回転装置が同一の容量を有していることを特徴とする請求項１記載の翼回転装置システムの制御方法。
【請求項３】
前記翼回転装置が前記インペラの上流側に配置される開閉バルブを備え、当該開閉バルブを開閉の順番を変更することにより、複数の前記翼回転装置に流体を供給する順番を変更することを特徴とする請求項１または２記載の翼回転装置システムの制御方法。
【請求項４】
前記翼回転装置は、過給機であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の翼回転装置システムの制御方法。
【請求項５】
前記翼回転装置の作動中を避けて、複数の前記翼回転装置に流体を供給する順番の設定を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の翼回転装置システムの制御方法。
【請求項６】
インペラを有する翼回転装置が複数並列接続されると共に供給される流体の流量が多くなるに連れて流体が供給される翼回転装置の数を順次増加させる翼回転装置システムであって、
複数の前記翼回転装置に流体を供給する順番を変更する制御装置を備えることを特徴とする翼回転装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼回転装置システムの制御方法及び翼回転装置システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の過給機を並列に多段に接続することにより、高圧過給やターボラグの低減を実現する過給機システム（翼回転装置システム）が用いられている。また、タービンやコンプレッサのみを並列に多段に接続したシステム（翼回転装置システム）も用いられている。
例えば、特許文献１には、同一容量の過給機を３つ備える過給機システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７０９５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数の翼回転装置（過給機、コンプレッサ及びタービン等）が並列接続された翼回転装置システムでは、供給される流体の流量が多くなるに連れて、流体が供給される翼回転装置の数を順次増加させている。
つまり、供給される流体の流量が、１つの翼回転装置の作動レンジに収まる場合には、１つの翼回転装置のみに流体を供給し、当該作動レンジを超える場合には他の翼回転装置に流体を供給する。
【０００５】
しかしながら、このように供給される流体の流量が多くなるに連れて、流体が供給される翼回転装置の数を順次増加させる場合には、最初に流体が供給される翼回転装置には常に流体が供給されることとなり、当該翼回転装置が備えるインペラには常に負荷がかかっている状態となる。
常に負荷がかかるインペラは、他のインペラと比較して寿命が短い。そして、翼回転装置システムにおけるインペラの強度設計は、最も負荷が高いインペラが要求寿命を満たすように設計する必要がある。このため、複数の翼回転装置が並列接続された従来の翼回転装置システムでは、インペラの強度設計の制限が、性能低下、コストアップの要因となるという問題を有している。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、複数の翼回転装置が並列接続された翼回転装置システムにおいて、強度設計の許容値を緩和し、よりインペラの高性能化及び低コスト化を実現させることを目的とする。
また、本発明は、従来と同様の強度設計とした場合に、インペラの寿命を延ばすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００８】
第１の発明は、インペラを有する翼回転装置が複数並列接続されると共に供給される流体の流量が多くなるに連れて流体が供給される翼回転装置の数を順次増加させる翼回転装置システムの制御方法であって、複数の上記翼回転装置に流体を供給する順番を変更可能とするという構成を採用する。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、全ての上記翼回転装置が同一の容量を有しているという構成を採用する。
【００１０】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記翼回転装置が上記インペラの上流側に配置される開閉バルブを備え、当該開閉バルブを開閉の順番を変更することにより、複数の上記翼回転装置に流体を供給する順番を変更するという構成を採用する。
【００１１】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記翼回転装置が、過給機であるという構成を採用する。
【００１２】
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記翼回転装置の作動中を避けて、複数の上記翼回転装置に流体を供給する順番の設定を行うという構成を採用する。
【００１３】
第６の発明は、インペラを有する翼回転装置が複数並列接続されると共に供給される流体の流量が多くなるに連れて流体が供給される翼回転装置の数を順次増加させる翼回転装置システムであって、複数の上記翼回転装置に流体を供給する順番を変更する制御装置を備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の翼回転装置に対する流体が供給される順番が変更可能とされている。そして、当該順番を変更することによって、最初に流体が供給され、常に流体が供給され続けるインペラが変化する。このため、本発明によれば、最も負荷がかかるインペラを時間に応じて変化させることができ、複数のインペラに負荷を分散することができる。
よって、インペラの寿命が平均化され、この結果、最も短いインペラの寿命が従来よりも長期化することとなる。
したがって、本発明によれば、複数の翼回転装置が並列接続された翼回転装置システムにおいて、強度設計の許容値を緩和し、よりインペラの高性能化及び低コスト化を実現させることができる。また、従来と同様の強度設計とした場合に、インペラの寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における過給機システムが備える過給機の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における過給機システムの一部を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における過給機システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る翼回転装置システムの制御方法及び翼回転装置システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明は、本発明に係る翼回転装置システムの制御方法及び翼回転装置システムの一例として、過給機システム及び過給機について行う。
【００１７】
図１は、本実施形態における過給機システム１００が備える過給機１の斜視図であり、（ａ）が一方側から見た斜視図であり、（ｂ）が反対側から見た斜視図である。
また、図３は、本実施形態における過給機システム１００の一部を示す斜視図である。
また、図３は、本実施形態における過給機システム１００の模式図である。
【００１８】
本実施形態の過給機システム１００が備える過給機１は、図３に示すように、エンジンＥに対して接続されており、エンジンＥから排出された排気ガスに含まれるエネルギを回転動力として回収、この回転動力を用いて空気を圧縮してエンジンＥに供給するものである。そして、図１〜図３に示すように、過給機１は、コンプレッサ２と、タービン３と、軸部４と、バルブ駆動用アクチュエータ５とを備えている。
【００１９】
コンプレッサ２は、外部から供給される空気を圧縮するものであり、コンプレッサインペラ２ａ（図３参照）と、当該コンプレッサインペラ２ａを収容するコンプレッサハウジング２ｂとを有している。
【００２０】
コンプレッサハウジング２ｂは、例えば、アルミニウム等の金属材料から形成されており、吸入口２ｂ１と、排出口２ｂ２と、バイパス吸入口２ｂ３と、第１フランジ部２ｂ４と、第２フランジ部２ｂ５とを備えている。
【００２１】
吸入口２ｂ１は、コンプレッサハウジング２ｂの内部に空気（流体）を取込むための開口である。なお、図３に示すように、吸入口２ｂ１とコンプレッサインペラ２ａとの間には、コンプレッサインペラ２ａ側から吸入口２ｂ１への空気の逆流を防止するための逆止弁２ｃが設置されている。
排出口２ｂ２は、吸入口２ｂ１から吸入されてコンプレッサインペラ２ａを通過した空気を排出する開口である。
バイパス吸入口２ｂ３は、他の過給機１が備えるコンプレッサハウジング２ｂの排出口２ｂ２から排出された空気を取込むと共に取込まれた空気をコンプレッサインペラ２ａを通過させることなく排出口２ｂ２に送るための開口である。
第１フランジ部２ｂ４は、排出口２ｂ２が設けられており、他の過給機１が備えるコンプレッサハウジング２ｂの第２フランジ部２ｂ５と同一の形状を有しており、不図示のボルト等によって他の過給機１が備えるコンプレッサハウジング２ｂの第２フランジ部２ｂ５と締結可能とされている。
第２フランジ部２ｂ５は、上述のように、他の過給機１が備えるコンプレッサハウジング２ｂの第１フランジ部２ｂ４と締結可能に構成されており、当該第１フランジ部２ｂ４と締結された際に排出口２ｂ２と連通可能な位置にバイパス吸入口２ｂ３が設けられている。
【００２２】
なお、第１フランジ部２ｂ４と、第２フランジ部２ｂ５とは、コンプレッサインペラ２ａを囲う中央部を挟んで、コンプレッサハウジング２ｂの両端に配置されており、互いの当接面が略反対側を向いて配置されている。
そして、第１フランジ部２ｂ４の位置及び角度は、他の過給機１が第１フランジ部２ｂ４側に取り付けられた場合に、第１フランジ部２ｂ４が他の過給機１が備えるコンプレッサハウジング２ｂの第２フランジ部２ｂ５と当接可能に設定されている。
また、第２フランジ部２ｂ５の位置及び角度は、他の過給機１が第２フランジ部２ｂ５側に取り付けられた場合に、第２フランジ部２ｂ５が他の過給機１が備えるコンプレッサハウジング２ｂの第１フランジ部２ｂ４と当接可能に設定されている。
つまり、第１フランジ部２ｂ４と第２フランジ部２ｂ５との配置関係は、過給機１が他の過給機１と接続された際に、接続された側において互いが当接する関係に設定されている。
【００２３】
タービン３は、エンジンＥから供給される排気ガスに含まれるエネルギを回転動力に変換するものであり、タービンインペラ３ａ（図３参照）と、当該タービンインペラ３ａを収容するタービンハウジング３ｂとを有している。なお、タービンインペラ３ａが本発明のインペラに相当する。
【００２４】
タービンハウジング３ｂは、例えば、鋳鉄等の金属材料から形成されており、吸入口３ｂ１と、排出口３ｂ２と、バイパス吸入口３ｂ３と、バイパス排出口３ｂ４と、第１フランジ部３ｂ５と、第２フランジ部３ｂ６とを備えている。
【００２５】
吸入口３ｂ１は、タービンハウジング３ｂの内部に排気ガス（流体）を取込むための開口である。
排出口３ｂ２は、吸入口３ｂ１から吸入された排気ガスのうち、タービンインペラ３ａを通過した排気ガスを排出するための開口である。
バイパス吸入口３ｂ３は、他の過給機１が備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２から排出された排気ガスを取込むと共に取込まれた排気ガスをタービンインペラ３ａを通過させることなく排出口３ｂ２に送るための開口である。
バイパス排出口３ｂ４は、吸入口３ｂ１から吸入された排気ガスのうち、インペラを通過しない排気ガスを排出するための開口である。
なお、吸入口３ｂ１に繋がる内部流路は、図３に示すように、タービンハウジング３ｂの内部において２又に分岐されており、一方がタービンインペラ３ａに繋がり、他方がバイパス排出口３ｂ４に繋がっている。そして、タービンインペラ３ａの上流側には、当該タービンインペラ３ａへの排気ガスの供給状態を調節する開閉バルブ３ｃ（バルブ）が設置されている。
【００２６】
第１フランジ部３ｂ５は、吸入口３ｂ１及び排出口３ｂ２が設けられており、他の過給機１が備えるタービンハウジング３ｂの第２フランジ部３ｂ６と同一の形状を有しており、不図示のボルト等によって他の過給機１が備えるタービンハウジング３ｂの第２フランジ部３ｂ６と締結可能とされている。
【００２７】
第２フランジ部３ｂ６は、バイパス吸入口３ｂ３及びバイパス排出口３ｂ４が設けられており、上述のように、他の過給機１が備える第１フランジ部３ｂ５と締結可能に構成されている。
【００２８】
第２フランジ部３ｂ６に設けられるバイパス吸入口３ｂ３及びバイパス排出口３ｂ４は、第２フランジ部３ｂ６が他の過給機１が備える第１フランジ部３ｂ５と締結された際に、他の過給機１の第１フランジ部３ｂ５に形成された吸入口３ｂ１及び排出口３ｂ２と連通可能な位置に設けられている。具体的には、バイパス吸入口３ｂ３が他の過給機１の排出口３ｂ２と連通する位置に設けられ、バイパス排出口３ｂ４が他の過給機１の吸入口３ｂ１と連通する位置に設けられている。
【００２９】
第１フランジ部３ｂ５と、第２フランジ部３ｂ６とは、タービンインペラ３ａを囲うと共に屈曲した中央部３ｂ７を挟んで、タービンハウジング３ｂの両端に配置されており、互いの当接面が略反対側を向くと共に、第１フランジ部３ｂ５に対して第２フランジ部３ｂ６が傾斜されて配置されている。
そして、第１フランジ部３ｂ５の位置及び角度は、他の過給機１のタービンハウジング３ｂが第１フランジ部３ｂ５側に取り付けられた場合に、第１フランジ部３ｂ５が他の過給機１が備えるタービンハウジング３ｂの第２フランジ部３ｂ６と当接可能に設定されている。
また、第２フランジ部３ｂ６の位置及び角度は、他の過給機１のタービンハウジング３ｂが第２フランジ部３ｂ６側に取り付けられた場合に、第２フランジ部３ｂ６が他の過給機１が備えるタービンハウジング３ｂの第１フランジ部３ｂ５と当接可能に設定されている。
つまり、第１フランジ部３ｂ５と第２フランジ部３ｂ６との配置関係は、過給機１が他の過給機１と接続された際に、接続された側において互いが当接する関係に設定されている。
【００３０】
このように過給機１においては、タービンハウジング３ｂは、吸入口３ｂ１が同一形状の他の過給機１のタービンハウジング３ｂが有するバイパス排出口３ｂ４に対して、排出口３ｂ２が同一形状の他の過給機１のタービンハウジング３ｂが有するバイパス吸入口３ｂ３に対して同時に連通可能に形状設定されている。
【００３１】
軸部４は、コンプレッサ２とタービン３とを接続するものであり、コンプレッサインペラ２ａとタービンインペラ３ａとを連結するシャフト４ａ（図３参照）と、当該シャフト４ａを収容する軸部ハウジングとを備えている。
【００３２】
バルブ駆動用アクチュエータ５は、タービンインペラ３ａの上流側に配置された開閉バルブ３ｃに連結されており、開閉バルブ３ｃを開閉駆動するための動力源となるものである。
【００３３】
そして、本実施形態においては、図２及び図３に示すように、過給機システム１００は、上述の過給機１を４つ備えている。また、本実施形態の過給機システム１００は、全体の制御を行う制御装置２００を備えている。なお、以下の説明においては、４つの過給機１を説明の便宜上、エンジンＥ側から第１の過給機１Ａ、第２の過給機１Ｂ、第３の過給機１Ｃ、第４の過給機１Ｄと称する。
【００３４】
図３に示すように、第１の過給機１Ａは、コンプレッサハウジング２ｂの第１フランジ部２ｂ４に形成された排出口２ｂ２がエンジンＥの吸気管Ｅ１に連通されており、タービンハウジング３ｂの第１フランジ部３ｂ５に形成された吸入口３ｂ１がエンジンＥの排気管Ｅ２と連通されると共に排出口３ｂ２が車両外部に繋がる排気管Ｘに連通されている。
【００３５】
また、第１の過給機１ＡのエンジンＥと反対側には第２の過給機１Ｂが接続されている。より詳細には、図２に示すように、第１の過給機１Ａが備えるコンプレッサハウジング２ｂの第２フランジ部２ｂ５が第２の過給機１Ｂが備えるコンプレッサハウジング２ｂの第１フランジ部２ｂ４と当接して締結されている。また、第１の過給機１Ａが備えるタービンハウジング３ｂの第２フランジ部３ｂ６が第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂの第１フランジ部３ｂ５と当接して締結されている。
これによって、図３に示すように、第１の過給機１Ａが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３が第２の過給機１Ｂの排出口２ｂ２と連通され、第１の過給機１Ａが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス排出口３ｂ４が第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂの吸入口３ｂ１と連通され、第１の過給機１Ａが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス吸入口３ｂ３が第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２と連通されている。
【００３６】
第２の過給機１ＢのエンジンＥと反対側には第３の過給機１Ｃが接続されている。より詳細には、図２に示すように、第２の過給機１Ｂが備えるコンプレッサハウジング２ｂの第２フランジ部２ｂ５が第３の過給機１Ｃが備えるコンプレッサハウジング２ｂの第１フランジ部２ｂ４と当接して締結されている。また、第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂの第２フランジ部３ｂ６が第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂの第１フランジ部３ｂ５と当接して締結されている。
これによって、図３に示すように、第２の過給機１Ｂが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３が第３の過給機１Ｃの排出口２ｂ２と連通され、第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス排出口３ｂ４が第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂの吸入口３ｂ１と連通され、第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス吸入口３ｂ３が第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２と連通されている。
【００３７】
第３の過給機１ＣのエンジンＥと反対側には第４の過給機１Ｄが接続されている。より詳細には、図２に示すように、第３の過給機１Ｃが備えるコンプレッサハウジング２ｂの第２フランジ部２ｂ５が第４の過給機１Ｄが備えるコンプレッサハウジング２ｂの第１フランジ部２ｂ４と当接して締結されている。また、第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂの第２フランジ部３ｂ６が第４の過給機１Ｄが備えるタービンハウジング３ｂの第１フランジ部３ｂ５と当接して締結されている。
これによって、図３に示すように、第３の過給機１Ｃが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３が第４の過給機１Ｄの排出口２ｂ２と連通され、第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス排出口３ｂ４が第４の過給機１Ｄが備えるタービンハウジング３ｂの吸入口３ｂ１と連通され、第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス吸入口３ｂ３が第４の過給機１Ｄが備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２と連通されている。
【００３８】
第４の過給機１ＤのエンジンＥと反対側には、他の過給機が備えられていない。そして、第４過給機１Ｄが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３は閉塞されており、また第４過給機１Ｄが備えるバイパス吸入口３ｂ３とバイパス排出口３ｂ４とは開閉バルブ６が内部に設置されたバイパス流路７で接続されている。
【００３９】
なお、図３に示すように、各コンプレッサハウジング２ｂの吸入口２ｂ１は、４又に分岐された分岐管Ｙと接続されており、分岐管Ｙを介して各コンプレッサ２に空気が供給される。この分岐管Ｙは、例えば、プラスチック材料によって形成されている。
【００４０】
このように本実施形態の過給機システム１００は、同一容量の過給機１を複数備えて構成されている。
１つの過給機１のタービン３の作動レンジは、エンジンＥから過給機システム１００に供給される排気ガスが最も少ない状態であっても、タービンインペラ３ａが回転駆動可能に設定されている。つまり、過給機１は、エンジンＥに許容されるターボラグの時間以下で動作可能なイナーシャの小さなタービン動翼を有するタービンインペラ３ａを備えている。
【００４１】
そして、エンジンＥから過給機システム１００に供給される排気ガスの流量が１つの過給機１の作動レンジを超えた場合に、当該作動レンジを超える排気ガスが順次、他の過給機１に供給される。このため、過給機システム１００に備えられる過給機１の数は、エンジンＥから排気される排気ガスの流量が最も多い場合に、全ての排気ガスの過給機１の作動レンジ内で分配可能に設定されている。これによって、チョーク及びオーバーブーストを防止することができる。
つまり、本実施形態の過給機システム１００は、エンジンＥから排気される排気ガスの流量が最も少ない場合でも作動可能な過給機１を、エンジンＥから排気される排気ガスの流量が最も多い場合にチョーク及びオーバーブーストしない数だけ備えている。
【００４２】
なお、本実施形態の過給機システム１００によれば、過給機１の数を自由に変更可能であり、自由にワイドレンジ化することができる。このため、各過給機１の作動レンジを狭くして過給機１を高圧力比に対応可能なものとし、この過給機１を多数備えることで、本実施形態の過給機システム１００を高圧過給に対応させることも可能である。
【００４３】
制御装置２００は、本実施形態においては、第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄに排気ガスを供給する順番を変更可能としている。
具体的には、制御装置２００は、各バルブ駆動用アクチュエータ５と電気的に接続されており、これらのバルブ駆動用アクチュエータ５を介して開閉バルブ３ｃを開放する順番を変更することによって、第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄに排気ガスを供給する順番を変更する。
例えば、最初の設定が、排気ガスの流量が増加するに連れて、第１の過給機１Ａ→第２の過給機１Ｂ→第３の過給機１Ｃ→第４の過給機１Ｄの順番で排気ガスを供給する設定であった場合には、制御装置２００は、次のタイミングでは、第２の過給機１Ｂ→第３の過給機１Ｃ→第４の過給機１Ｄ→第１の過給機１Ａの順番で排気ガスを供給する設定に変更する。
なお、制御装置２００は、上記設定を切り替えるタイミングを予め記憶しており、例えば、１００時間ごとに設定の切替を行う。ただし、過給機１の作動中に設定の切替が成されると、排気ガス流れの急な変化によって、振動等が発生する恐れがある。このため、制御装置２００は、上記設定の切替タイミングが過給機１の作動中である場合には、過給機１が停止するのを待ってから設定の変更を行う。すなわち、本実施形態においては、制御装置２００は、過給機１の作動中を避けて、例えばキーオフ時などに第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄに排気ガスを供給する順番の設定を行う。
【００４４】
次に、このように構成された本実施形態の過給機システム１００の動作（過給機システムの制御方法）について説明する。なお、以下の動作説明において、特に断りがない限り、その主体者は制御装置２００である。
【００４５】
本実施形態の過給機システム１００においては、制御装置２００がエンジンＥの状態を監視しており、エンジンＥから排気される排気ガスの流量に応じて、第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄが備える開閉バルブ３ｃを制御する。
より詳細には、エンジンＥから排気される排気ガスの流量が多くなるに連れて、多くの開閉バルブ３ｃが開放される。すなわち、エンジンＥから排気される排気ガスの流量が最も少ない状態では第１の過給機１Ａの開閉バルブ３ｃのみが開放され、排気ガスの流量が多くなるに連れて第２の過給機１Ｂの開閉バルブ３ｃ及び第３の過給機１Ｃの開閉バルブ３ｃが順次開放され、排気ガスの流量が最も多い状態では第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄの全ての開閉バルブ３ｃが開放される。
バイパス流路７に設置された開閉バルブ６は、緊急用の開閉バルブ６であり、エンジンＥから排出される排気ガスの流量が予期せずに増量したり、過給機１の動作不良が生じたりした場合に、排気ガスを逃がす必要が生じた際に開放される。つまり、開閉バルブ６は、通常時は閉鎖されている。
【００４６】
そして、エンジンＥから排気される排気ガスの流量が最も多い状態、すなわち、第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄが備える全ての開放バルブ３ｃが開放された状態では、エンジンＥから排気管Ｅ２を介して排気ガスが排出されると、排出された排気ガスは、第１の過給機１Ａの吸入口３ｂ１に流入する。
吸入口３ｂ１に流入した排気ガスは、第１の過給機１Ａが備えるタービンハウジング３ｂ内に取込まれ、一部がタービンインペラ３ａに供給されてタービンインペラ３ａを回転駆動させて通過し、残りがタービンインペラ３ａを通過することなくバイパス排出口３ｂ４から第２の過給機１Ｂに供給される。
【００４７】
第１の過給機１Ａが備えるタービンインペラ３ａを通過した排気ガスは、バイパス吸入口３ｂ３を介して第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２から流入した排気ガスと合流されて第１の過給機１Ａの排出口３ｂ２から排気管Ｘに排気される。
【００４８】
第１の過給機１Ａにおいてタービンインペラ３ａが回転駆動されると、シャフト４ａで連結されたコンプレッサインペラ２ａが回転駆動する。
このように第１の過給機１Ａのコンプレッサインペラ２ａが回転駆動すると、分岐管Ｙを介して吸入口２ｂ１からコンプレッサハウジング２ｂ内に取込まれた空気が圧縮される。そして、圧縮された空気は、バイパス吸入口２ｂ３を介して第２の過給機１Ｂが備えるコンプレッサハウジング２ｂの排出口２ｂ２から流入した圧縮空気と合流されて第１の過給機１Ａの排出口２ｂ２から吸気管Ｅ１を介してエンジンＥに供給される。
【００４９】
また、上述のように、第２の過給機１Ｂの吸入口３ｂ１に第１の過給機１Ａのバイパス排出口３ｂ４から排気ガスが流入すると、吸入口３ｂ１に流入した排気ガスは、第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂ内に取込まれ、一部がタービンインペラ３ａに供給されてタービンインペラ３ａを回転駆動させて通過し、残りがタービンインペラ３ａを通過することなくバイパス排出口３ｂ４から第３の過給機１Ｃに供給される。
【００５０】
第２の過給機１Ｂが備えるタービンインペラ３ａを通過した排気ガスは、バイパス吸入口３ｂ３を介して第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２から流入した排気ガスと合流されて第２の過給機１Ｂの排出口３ｂ２から第１の過給機１Ａが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス吸入口３ｂ３に供給される。
【００５１】
第２の過給機１Ｂにおいてタービンインペラ３ａが回転駆動されると、シャフト４ａで連結されたコンプレッサインペラ２ａが回転駆動する。
このように第２の過給機１Ｂのコンプレッサインペラ２ａが回転駆動すると、分岐管Ｙを介して吸入口２ｂ１からコンプレッサハウジング２ｂ内に取込まれた空気が圧縮される。そして、圧縮された空気は、バイパス吸入口２ｂ３を介して第３の過給機１Ｃが備えるコンプレッサハウジング２ｂの排出口２ｂ２から流入した圧縮空気と合流されて第２の過給機１Ｂの排出口２ｂ２から第１の過給機１Ａが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３に供給される。
【００５２】
また、上述のように、第３の過給機１Ｃの吸入口３ｂ１に第２の過給機１Ｂのバイパス排出口３ｂ４から排気ガスが流入すると、吸入口３ｂ１に流入した排気ガスは、第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂ内に取込まれ、一部がタービンインペラ３ａに供給されてタービンインペラ３ａを回転駆動させて通過し、残りがタービンインペラ３ａを通過することなくバイパス排出口３ｂ４から第４の過給機１Ｄに供給される。
【００５３】
第３の過給機１Ｃが備えるタービンインペラ３ａを通過した排気ガスは、バイパス吸入口３ｂ３を介して第４の過給機１Ｄが備えるタービンハウジング３ｂの排出口３ｂ２から流入した排気ガスと合流されて第３の過給機１Ｃの排出口３ｂ２から第２の過給機１Ｂが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス吸入口３ｂ３に供給される。
【００５４】
第３の過給機１Ｃにおいてタービンインペラ３ａが回転駆動されると、シャフト４ａで連結されたコンプレッサインペラ２ａが回転駆動する。
このように第３の過給機１Ｃのコンプレッサインペラ２ａが回転駆動すると、分岐管Ｙを介して吸入口２ｂ１からコンプレッサハウジング２ｂ内に取込まれた空気が圧縮される。そして、圧縮された空気は、バイパス吸入口２ｂ３を介して第４の過給機１Ｄが備えるコンプレッサハウジング２ｂの排出口２ｂ２から流入した圧縮空気と合流されて第３の過給機１Ｃの排出口２ｂ２から第２の過給機１Ｂが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３に供給される。
【００５５】
また、上述のように、第４の過給機１Ｄの吸入口３ｂ１に第３の過給機１Ｃのバイパス排出口３ｂ４から排気ガスが流入すると、吸入口３ｂ１に流入した排気ガスは、第４の過給機１Ｄが備えるタービンハウジング３ｂ内に取込まれ、バイパス流路７の開閉バルブ６が閉鎖されているために全量がタービンインペラ３ａに供給されてタービンインペラ３ａを回転駆動させて通過する。
【００５６】
第４の過給機１Ｄが備えるタービンインペラ３ａを通過した排気ガスは、第４の過給機１Ｄの排出口３ｂ２から第３の過給機１Ｃが備えるタービンハウジング３ｂのバイパス吸入口３ｂ３に供給される。
【００５７】
第４の過給機１Ｃにおいてタービンインペラ３ａが回転駆動されると、シャフト４ａで連結されたコンプレッサインペラ２ａが回転駆動する。
このように第４の過給機１Ｄのコンプレッサインペラ２ａが回転駆動すると、分岐管Ｙを介して吸入口２ｂ１からコンプレッサハウジング２ｂ内に取込まれた空気が圧縮される。そして、圧縮された空気は、第４の過給機１Ｄの排出口２ｂ２から第３の過給機１Ｃが備えるコンプレッサハウジング２ｂのバイパス吸入口２ｂ３に供給される。
【００５８】
そして、本実施形態の過給機システム１００においては、複数の過給機１に対する排気ガスが供給される順番が変更可能とされている。そして、当該順番を変更することによって、最初に排気ガスが供給され、常に排気ガスが供給され続けるタービンインペラ３ａが変化する。このため、本実施形態の過給機システム１００によれば、最も負荷がかかるタービンインペラ３ａを時間に応じて変化させることができ、複数のタービンインペラ３ａに負荷を分散することができる。
よって、タービンインペラ３ａの寿命が平均化され、この結果、最も短いタービンインペラ３ａの寿命が従来よりも長期化することとなる。
したがって、本実施形態の過給機システム１００によれば、強度設計の許容値を緩和し、よりタービンインペラ３ａの高性能化及び低コスト化を実現させることができる。また、従来と同様の強度設計とした場合に、タービンインペラ３ａの寿命を延ばすことが可能となる。タービンインペラ３ａのメンテナンス頻度を長期化することが可能となる。
なお、コンプレッサインペラ３ａの負荷も、シャフト４ａを介して接続されるタービンインペラ３ａに依存するため、本実施形態の過給機システム１００によれば、コンプレッサインペラ２ａを高性能化及び低コスト化を実現させることができる。
【００５９】
また、本実施形態の過給機システム１００においては、全ての過給機１が同一容量とされている。
このため、排気ガスを供給する順番を変更した場合であっても、ターボラグ等の特性は同一となり、安定的に過給機システム１００を使用することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態の過給機システム１００においては、開閉バルブ３ｃの開閉の順番を変更することにより、第１の過給機１Ａ〜第４の過給機１Ｄに排気ガスが供給される順番が変更される。
このため、簡易な制御によって、排気ガスが供給される順番を変更することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態の過給機システム１００においては、排気ガスの供給順番の設定が、過給機１の作動中を避けて行われる。
このため、過給機システム１００の出力が不安定となることを防止することが可能となる。
【００６２】
以上、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、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態においては、本発明における翼回転装置として過給機を備える過給機システムについて説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の翼回転装置としてタービンを備え、このタービンを複数備えるタービンシステムや、本発明の翼回転装置としてコンプレッサを備え、このコンプレッサを複数備えるコンプレッサシステムに適用することも可能である。
【００６４】
また、上記実施形態における過給機１同士の接続構成は一例であり、他の接続構成にて複数の過給機１を接続する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１……過給機（翼回転装置）、２……コンプレッサ、２ａ……コンプレッサインペラ、２ｂ……コンプレッサハウジング、２ｂ１……吸入口、２ｂ２……排出口、２ｂ３……バイパス吸入口、２ｂ４……第１フランジ部、２ｂ５……第２フランジ部、２ｃ……逆止弁、３……タービン、３ａ……タービンインペラ（インペラ）、３ｂ……タービンハウジング（インペラハウジング）、３ｂ１……吸入口、３ｂ２……排出口、３ｂ３……バイパス吸入口、３ｂ４……バイパス排出口、３ｂ５……第１フランジ部、３ｂ６……第２フランジ部、３ｂ７……中央部、３ｃ……開閉バルブ（バルブ）、４……軸部、５……バルブ駆動用アクチュエータ、６……開閉バルブ、７……バイパス流路、１００……過給機システム、２００……制御装置、Ｅ……エンジン、Ｅ１……吸気管、Ｅ２……排気管、Ｘ……排気管、Ｙ……分岐管
【図１】
2012026360.tif 000003
【図２】
2012026360.tif 000004
【図３】
2012026360.tif 000005