(57)【要約】【課題】圧力損失を低減することが可能な過給機システムを提供すること。【解決手段】本発明は、タービン４２と、タービン４２を収納しかつ内壁４８ａにスリット５４が設けられたハウジング４８とを含む過給機４０と、ＳＯＦＣ１６と、を具備し、ＳＯＦＣ１６から排出される排気ガスは、スリット５４を通じてタービン４２の回転方向に沿ってタービン４２に供給される過給機システムである。本発明によれば、圧力損失を低減することが可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンと、前記タービンを収納しかつ内壁に開口部が設けられたハウジングとを含む過給機と、
燃料電池と、を具備し、
前記燃料電池から排出される第１排気ガスは、前記開口部を通じて前記タービンの回転方向に沿って前記タービンに供給されることを特徴とする過給機システム。
【請求項２】
前記ハウジングは、内燃機関から排出される第２排気ガスが導入されるスクロール部と、前記スクロール部より下流側に位置し前記タービンに前記第２排気ガスを供給するノズル部とを含み、
前記ノズル部の幅は前記スクロール部の幅より小さく、
前記開口部は、前記ノズル部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の過給機システム。
【請求項３】
前記ハウジングには、前記タービンの回転方向に沿って設けられた複数の前記開口部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の過給機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過給機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、過給機を有するエンジン（内燃機関）及びモータ（電動機）を駆動力源として備えるハイブリッド車両が開発されている。モータはエンジンをアシストする。またエンジンには過給機が取り付けられる。エンジンに吸入される空気の圧力は、過給機により高められる。これによりエンジンからの出力が増大する。特許文献１には、ハイブリッドシステムの燃料電池から排出される排気ガスを過給機のタービンに供給する技術が開示されている。特許文献２には、エンジンの排気ガスをベンチュリ区間に供給する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６６４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の技術では、排気ガスがタービンの回転の抵抗となる可能性がある。排気ガスが抵抗として作用することにより、過給機の圧力損失が増大する。本発明は上記課題に鑑み、圧力損失を低減することが可能な過給機システム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】
【０００５】
本発明は、タービンと、前記タービンを収納しかつ内壁に開口部が設けられたハウジングとを含む過給機と、燃料電池と、を具備し、前記燃料電池から排出される第１排気ガスは、前記開口部を通じて前記タービンの回転方向に沿って前記タービンに供給される過給機システムである。
【０００６】
上記構成において、前記ハウジングは、内燃機関から排出される第２排気ガスが導入されるスクロール部と、前記スクロール部より下流側に位置し前記タービンに前記第２排気ガスを供給するノズル部とを含み、前記ノズル部の幅は前記スクロール部の幅より小さく、前記開口部は、前記ノズル部に設けられている構成とすることができる。
【０００７】
上記構成において、前記ハウジングには、前記タービンの回転方向に沿って設けられた複数の前記開口部が設けられている構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧力損失を低減することが可能な過給機システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施例１に係る過給機システムを含むハイブリッドシステムを例示する概略図である。
【図２】図２はタービン付近を拡大した図である。
【図３】図３（ａ）は図２の矢印Ａから見たタービン及びハウジングの側面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ｂから見た上面図である。
【図４】図４は実施例２に係る過給機システムのタービン及びハウジングを例示する側面図である。
【図５】図５は実施例３に係る過給機システムのタービン及びハウジングを例示する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
実施例１は排気ガスをタービンの回転方向に沿って供給する例である。図１は実施例１に係る過給機システムを含むハイブリッドシステム１００を例示する概略図である。ハイブリッドシステム１００はハイブリッド車両に搭載される。
【００１２】
図１に示すように、ハイブリッドシステム１００は、モータ１０、エンジン１２（内燃機関）、バッテリ１４、ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell：固体酸化物型燃料電池）１６、改質器１８、及び過給機４０を含む。モータ１０はエンジン１２の回転軸（不図示）に連結され、エンジン１２をアシストする。バッテリ１４はモータ１０、及び不図示のポンプ等の電源として機能する。ＳＯＦＣ１６はバッテリ１４を補助する補助電源として機能する。改質器１８はＳＯＦＣ１６から排出される排気ガス（第１排気ガス）を改質する。後述する改質反応を促進するため、改質器１８の温度は例えば６００〜１０００℃程度であることが好ましい。過給機４０は、タービン４２及びコンプレッサ４６を含む。タービン４２はシャフト４４によりコンプレッサ４６に連結されているため、タービン４２と共に回転可能である。タービン４２、シャフト４４及びコンプレッサ４６はハウジング４８に収納されている。ハウジング４８には、排気管２２及び２９、吸気管３０及び３２が接続されている。
【００１３】
可変切換バルブ３７は排気管２０を排気管２２及びバイパス経路２８の一方と接続する。可変切換バルブ３７が排気管２０とバイパス経路２８とを接続することにより、エンジン１２から排出される排気ガス（第２排気ガス）はバイパス経路２８及び排気管２９を通じて排出される。可変切換バルブ３７が排気管２０及び２２を接続することにより、エンジン１２から排出される排気ガス（第２排気ガス）は排気管２０及び２２を通じて過給機４０に供給される。排気ガスによりタービン４２は回転する。タービン４２から送り出される排気ガスは排気管２９を通じて車両の外部に排出される。コンプレッサ４６はタービン４２と共に回転し、吸気管３０から空気を吸入し、かつ圧縮する。
【００１４】
可変切換バルブ３８は、吸気管３２を吸気管３４及び３６の一方と接続する。可変切換バルブ３８が吸気管３２及び３４を接続することにより、コンプレッサ４６により圧縮された空気はエンジン１２に流れ込む。可変切換バルブ３８が吸気管３２及び３６を接続することにより、コンプレッサ４６により圧縮された空気はＳＯＦＣ１６に流れ込む。
【００１５】
ＳＯＦＣ１６から排出される、例えばカソードオフガス等の排気ガスは排気管２４を通じて改質器１８に流入する。改質器１８には不図示の燃料タンクから炭化水素（ＨＣ）系燃料が供給される。排気ガスは、改質器１８において水素（Ｈ）を含むガスに改質される。ＳＯＦＣ１６の排気ガスは排気管２６を通じて過給機４０に供給される。ＳＯＦＣ１６の排気ガスは、エンジン１２の排気ガスと同様に、タービン４２に吹き付けられる。
【００１６】
図２はタービン４２付近を拡大した図である。タービン４２は羽根部４２ａを含む。ハウジング４８はスクロール部５０、及びスクロール部５０より下流側に位置するノズル部５２を含む。ノズル部５２の幅Ｗ１はスクロール部５０の幅Ｗ２より小さい。排気管２２から供給されたエンジン１２の排気ガスはスクロール部５０において回転し、ノズル部５２を通じてタービン４２に吹き付けられる。ハウジング４８のノズル部５２における内壁４８ａには１つのスリット５４（開口部）が設けられている。排気管２６から供給されたＳＯＦＣ１６の排気ガスはスリット５４及びノズル部５２を通じてタービン４２に吹き付けられる。
【００１７】
図３（ａ）は図２の矢印Ａから見たタービン４２及びハウジング４８の側面図である。タービン４２及び内壁４８ａが見えるように、ハウジング４８の一部を透視している。図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ｂから見た上面図である。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、タービン４２は矢印Ｃに示すように図の左方向に回転する。図３（ａ）の点線は、スリット５４が紙面の右奥側から左手前側に向けて開通していることを示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、タービン４２のスリット５４に近接する箇所の接線方向を方向Ｄとする。スリット５４の上流側から下流側に向かう方向を方向Ｅとする。図３（ｂ）に示すように、方向Ｄと方向Ｅとのなす角度θは９０°未満である。スリット５４において排気ガスは方向Ｅに沿って流れるため、排気ガスの速度は方向Ｄの成分を有する。つまり、排気ガスはタービン４２の回転方向に沿って供給される。このため、排気ガスは、タービン４２の回転の抵抗として作用しにくく、かつタービン４２の回転を促進する方向に流れる。従って、過給機４０における圧力損失を低減することができる。
【００１９】
角度θが例えば９０°より大きい場合、排気ガスはタービン４２の回転に対して抵抗として作用してしまう。タービン４２の回転を促進するためには、角度θは例えば８０°、６０°、４５°、３０°等のように９０°未満であればよく、角度θが小さいほど排気ガスの速度の方向Ｄ成分が大きくなる。この結果、圧力損失をより効果的に低減することができる。
【００２０】
例えばスリット５４をスクロール部５０に設けることで、ＳＯＦＣ１６の排気ガスはスクロール部５０に供給してもよい。しかし、スクロール部５０の圧力が高いため、スクロール部５０から排気管２６側に排気ガスが逆流することがある。ノズル部５２の幅Ｗ１はスクロール部５０の幅Ｗ２より小さいため、ノズル部５２におけるガスの速度はスクロール部５０におけるガスの速度より大きくなり、ノズル部５２における圧力はスクロール部５０における圧力より小さくなる。ノズル部５２にスリット５４を設けることにより、ノズル部５２から排気管２４側への排気ガスの逆流を抑制することができる。また排気ガスがノズル部５２へと効率的に引き込まれるため、過給機４０の圧力損失は低減される。
【実施例２】
【００２１】
実施例２には複数のスリットを設けた例である。図４は実施例２に係る過給機システムのタービン４２及びハウジング４８を例示する側面図である。スリット５４の数以外、実施例２は実施例１と同じ構成を有する。
【００２２】
図４に示すように、ハウジング４８の内壁４８ａには１２個のスリット５４が、タービン４２を一周するように設けられている。隣り合うスリット５４間の間隔Ｌは、各スリット５４間において等しい。各スリット５４からは、ＳＯＦＣ１６の排気ガスがタービン４２の回転方向に沿って供給される。従って、圧力損失をより効果的に低減することができる。タービン４２の回転を促進するためには、複数のスリット５４がタービン４２の外周全体に沿って設けられていることが好ましい。ただし、タービン４２の例えば半周、又は１／４周等、外周の一部に沿って、複数のスリット５４が設けられていてもよい。
【００２３】
スリット５４は１２個としたが、例えば１０個、６個、４個又は２個でもよい。ＳＯＦＣ１６の排気ガスによりタービン４２の回転を安定してサポートするためには、複数のスリット５４が等間隔をおいて設けられることが好ましい。例えばスリット５４が２個の場合スリット５４はタービン４２の半周ごとに設けられればよく、スリット５４が４個の場合はスリット５４が１／４周ごとに設けられればよい。ただし隣り合うスリット５４の間隔Ｌは、各スリット５４間で異なってもよい。
【実施例３】
【００２４】
実施例３は排気孔から排気ガスを供給する例である。図５は実施例３に係る過給機システムのタービン及びハウジングを例示する側面図である。
【００２５】
図５に示すように、ハウジング４８の内壁４８ａには排気孔５６が設けられている。スリット５４を排気孔５６に換えた以外、実施例３は実施例１と同じ構成を有する。排気孔５６からタービン４２の回転方向に沿って排気ガスが吹き込む。従って圧力損失は低減される。実施例２と同様に、複数の排気孔５６を設けてもよい。スリット５４の断面形状は長方形であり、排気孔５６の断面形状は楕円である。排気ガスを供給する開口部は、上記以外の形状を有してもよい。ＳＯＦＣ１６から排出されるアノードオフガスを、スリット５４又は排気孔５６を通じてタービン４２に供給してもよい。またＳＯＦＣ１６以外の燃料電池を設けた場合でも、実施例１〜３は適用可能である。
【００２６】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１０                          モータ
１２                          エンジン
１４                          バッテリ
１６                          ＳＯＦＣ
１８                          改質器
４０                          過給機
４２                          タービン
４４                          シャフト
４６                          コンプレッサ
４８                          ハウジング
４８ａ                        内壁
５０                          スクロール部
５２                          ノズル部
５４                          スリット
５６                          排気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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