KR101931048B1

KR101931048B1 - 임펠러 배면 냉각 구조 및 과급기

Info

Publication number: KR101931048B1
Application number: KR1020177036695A
Authority: KR
Inventors: 사토시 마키노; 고이치 스기모토; 후미토 히라타니; 유키히로 이와사; 요시히사 오노
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2019-03-11
Also published as: CN107849973B; KR20180009778A; JP6246847B2; US11199201B2; JP2017150339A; EP3312402A4; US20180216633A1; CN107849973A; EP3312402A1; WO2017145581A1; EP3312402B1

Abstract

과급기에 있어서의 컴프레서 임펠러의 배면을 냉각시키기 위한 임펠러 배면 냉각 구조로서, 컴프레서 임펠러의 둘레 방향으로 연장 형성되고, 컴프레서 임펠러의 배면에 간극을 개재하여 대향하는 제 1 부재와, 컴프레서 임펠러의 둘레 방향으로 연장 형성되고, 제 1 부재를 냉각시키는 액체가 흐르는 냉각 통로를 제 1 부재와의 사이에 형성하는 제 2 부재를 구비한다.

Description

임펠러 배면 냉각 구조 및 과급기{IMPELLER BACK SURFACE COOLING STRUCTURE AND SUPERCHARGER}

본 발명은 임펠러 배면 냉각 구조 및 과급기에 관한 것이다.

내연 기관에서 높은 연소 에너지를 얻기 위한 보조 장치로서, 과급기가 널리 사용되고 있다. 예를 들어 배기 터빈식 과급기는, 내연 기관의 배기 가스로 터빈 로터를 회전시키고, 그 구동력으로 컴프레서 임펠러를 회전시킴으로써, 내연 기관에 공급하는 공기를 압축하도록 구성되어 있다.

또, 과급기에 있어서의 컴프레서 임펠러를 장기 수명화하는 기술로서, 컴프레서 임펠러의 배면에 냉각 공기를 분사하여, 컴프레서 임펠러의 배면을 냉각시키는 기술이 알려져 있다. 이 방법에서는, 내연 기관의 소기관 (掃氣管) (급기관) 으로부터 바이패스된 냉각 공기를 이용하기 때문에, 냉각 공기 온도에 제약이 있고, 또한 냉각 공기를 컴프레서 임펠러의 배면에 직접 분사하기 때문에, 컴프레서 임펠러의 스러스트력을 증대시키는 문제가 있었다.

특허문헌 1 에는, 이러한 문제를 해결하기 위한 과급기가 개시되어 있다. 특허문헌 1 의 과급기에는, 베어링 케이싱 중 컴프레서 임펠러에 대향하는 벽부를 갖는 컴프레서측 하우징에, 중공 부분이 형성되어 있다. 그리고, 컴프레서측 하우징에 형성된 분사구멍으로부터 상기 벽부를 향하여 중공 부분에 윤활유가 분사됨으로써, 상기 벽부가 윤활유에 의해 냉각된다. 이 때문에, 상기 벽부와 컴프레서 임펠러의 사이의 고온 공기가 냉각되고, 냉각된 공기에 의해 컴프레서 임펠러를 냉각시킬 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 냉각 공기를 컴프레서 임펠러에 분사하지 않고 컴프레서 임펠러를 냉각시킬 수 있기 때문에, 컴프레서 임펠러의 스러스트력의 증대를 억제할 수 있다.

일본 특허 제3606293호

특허문헌 1 에 기재된 과급기에서는, 중공 부분을 갖는 컴프레서측 하우징이 하나의 부재로 구성되어 있기 때문에, 중공 부분을 주조 이외 방법으로 형성하는 것이 곤란하여, 중공 부분에 제조상의 제약이 생기기 쉽다. 이 때문에, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시키기 위한 구조를 상기 중공 부분에 형성하는 것이 곤란하여, 컴프레서 임펠러를 장기 수명화하는 효과는 한정적이 되기 쉽다.

본 발명은, 상기 서술한 바와 같은 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시켜, 컴프레서 임펠러의 장기 수명화를 실현할 수 있는 임펠러 배면 냉각 구조, 및 이것을 구비하는 과급기를 제공하는 것이다.

(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 임펠러 배면 냉각 구조는, 과급기에 있어서의 컴프레서 임펠러의 배면을 냉각시키기 위한 임펠러 배면 냉각 구조로서, 상기 컴프레서 임펠러의 배면에 간극을 개재하여 대향하는 제 1 부재와, 액체상의 냉각 매체가 흐르는 냉각 통로 (20) 를 상기 제 1 부재와의 사이에 형성하는 제 2 부재를 구비한다.

상기 (1) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로를 흐르는 액체에 의해 제 1 부재가 냉각되고, 냉각된 제 1 부재에 의해 컴프레서 임펠러의 배면과 제 1 부재의 간극의 공기가 냉각된다. 따라서, 그 간극의 냉각된 공기에 의해 컴프레서 임펠러의 배면을 냉각시킬 수 있다.

이 때문에, 냉각 공기를 컴프레서 임펠러의 배면에 분사하지 않고도 컴프레서 임펠러의 배면을 냉각시킬 수 있기 때문에, 컴프레서 임펠러의 스러스트력의 증대를 억제할 수 있다.

또, 제 1 부재 및 제 2 부재의 두 개의 부재에 의해 냉각 통로가 형성되기 때문에, 하나의 부재에 냉각 통로로서의 중공 부분이 형성되는 종래 구성 (특허문헌 1) 과 비교하여, 냉각 통로에 제조상의 제약이 잘 생기지 않는다. 이 때문에, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시키기 위해서 냉각 통로에 핀 등의 구조를 형성하는 것이 용이해진다. 따라서, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시켜, 컴프레서 임펠러의 장기 수명화를 실현하는 것이 가능해진다.

(2) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (1) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 부재는, 상기 냉각 통로에 면하는 적어도 하나의 핀을 구비한다.

상기 (2) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로를 흐르는 액체와 제 1 부재의 핀의 열교환에 의해, 컴프레서 임펠러의 배면에 대향하는 제 1 부재가 효율적으로 냉각된다. 이 때문에, 상기 간극의 공기를 개재하여 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(3) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (1) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 제 2 부재는, 상기 냉각 통로에 면하는 적어도 하나의 핀을 구비한다.

상기 (3) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로를 흐르는 액체와 제 2 부재의 핀의 열교환에 의해, 제 2 부재가 효율적으로 냉각된다. 이로써, 제 2 부재에 인접하는 제 1 부재도 효율적으로 냉각시킬 수 있기 때문에, 상기 간극의 공기를 개재하여 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(4) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (3) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 부재는, 상기 컴프레서 임펠러와 반대측 면에 홈부를 갖고, 상기 제 2 부재는, 상기 홈부를 덮는 덮개부를 갖고, 상기 냉각 통로는, 상기 홈부와 상기 덮개부에 의해 형성되고, 상기 적어도 하나의 핀은, 상기 홈부를 향하여 돌출되도록 상기 덮개부에 형성된다.

상기 (4) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로를 구성하는 홈부와 덮개부 중 덮개부가 핀을 갖고 있기 때문에, 홈부의 내측에 핀을 형성하는 경우보다 핀의 제조를 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들어, 평판상의 부재에 핀을 용접 등으로 접합함으로써, 제 2 부재를 용이하게 제조할 수 있다.

(5) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 부재, 상기 제 2 부재, 상기 홈부 및 상기 적어도 하나의 핀은, 각각 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선의 둘레에 환상으로 형성되어 있다.

상기 (5) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 환상의 핀에 의해, 그 핀이 형성된 상기 부재가 컴프레서 임펠러의 둘레 방향에 있어서의 광범위에 걸쳐 효율적으로 냉각된다. 이 때문에, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(6) 상기 (5) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖는다.

상기 (6) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로를 흐르는 액체가, 개구부를 개재하여 환상의 핀의 내주측으로부터 외주측으로 (또는 그 반대로) 이동 가능해지기 때문에, 환상의 핀의 내주측과 외주측의 양방에 액체를 균일하게 골고루 미치게 할 수 있다. 따라서, 제 1 부재 및 제 2 부재가 효율적으로 냉각되기 때문에, 상기 간극의 공기를 개재하여 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(7) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (6) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 적어도 하나의 핀은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 배열된 복수의 환상의 핀을 포함하고, 상기 복수의 환상의 핀의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖고, 상기 복수의 환상의 핀이 갖는 상기 개구부의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향을 따라 열상 (列狀) 으로 배치된다.

상기 (7) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로의 액체와 복수의 핀의 열교환에 의해, 그 핀이 형성된 부재 (제 1 부재 또는 제 2 부재) 가 효율적으로 냉각된다. 또, 이와 같이 복수의 핀을 형성한 경우에 있어서도, 냉각 통로를 흐르는 액체를, 상기 직경 방향으로 열상으로 배치된 개구부를 개재하여 환상의 핀의 내주측과 외주측의 양방에 균일하게 골고루 미치게 할 수 있다. 따라서, 제 1 부재 및 제 2 부재가 효율적으로 냉각되기 때문에, 상기 간극의 공기를 개재하여 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(8) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재는, 상기 냉각 통로에 상기 액체를 공급하기 위한 공급 개구를 포함하고, 상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재는, 상기 냉각 통로로부터 상기 액체를 배출하기 위한 배출 개구를 포함하고, 상기 공급 개구는, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선보다 상방에 위치하고, 상기 배출 개구는, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선보다 상방, 또한 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선을 포함하는 연직면에 대하여 상기 공급 개구와 반대측에 위치한다.

상기 (8) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로의 액체는, 배출 개구의 높이 위치 (컴프레서 임펠러의 회전 축선보다 상방) 까지 고여야 비로소 배출 개구로부터 배출되게 된다. 또, 공급 개구로부터 공급된 액체는, 기본적으로는 둘레 방향을 따라 일 방향 (공급 개구로부터 냉각 통로의 저부를 경유하여 배출 개구를 향하는 방향) 으로 흐르기 때문에, 상기 구성이면 냉각 통로 내에 액체의 체류 영역도 잘 생기지 않는다.

따라서, 과급기의 운전시에 있어서, 냉각 통로에 있어서의 적어도 배출 개구의 높이 위치까지 액체가 고인 상태에서, 공급 개구로부터 배출 개구로 둘레 방향에 있어서의 넓은 범위에 걸쳐 순조롭게 액체를 흐르게 할 수 있다. 이로써, 제 1 부재 및 제 2 부재가 효율적으로 냉각되기 때문에, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(9) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (8) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재는, 상기 컴프레서 임펠러의 둘레 방향에 있어서 상기 공급 개구보다 상기 냉각 통로의 정상부측 또한 상기 배출 개구보다 상기 정상부측의 위치에, 상기 냉각 통로를 구분하도록 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향을 따라 연장되는 칸막이부를 갖는다.

상기 (9) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 액체가 냉각 통로의 정상부까지 고인 상태에 있어서도, 공급 개구로부터 정상부를 개재하여 배출 개구를 향하는 흐름이 생기는 것을 칸막이부에 의해 방지할 수 있기 때문에, 공급 개구로부터 공급된 액체의 흐름 방향을, 둘레 방향을 따라 일 방향 (공급 개구로부터 냉각 통로의 저부를 개재하여 배출 개구를 향하는 방향) 으로 한정할 수 있다.

따라서, 과급기의 운전시에 있어서, 액체가 냉각 통로의 정상부까지 고인 상태에 있어서도, 공급 개구로부터 배출 개구로 둘레 방향에 있어서의 넓은 범위에 걸쳐 순조롭게 액체를 흐르게 할 수 있다. 이로써, 제 1 부재 및 제 2 부재가 효율적으로 냉각되기 때문에, 상기 간극의 공기를 개재하여 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(10) 몇몇 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 있어서, 냉각 통로를 흐르는 상기 액체는 오일이다.

상기 (10) 에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조에 의하면, 냉각 통로에 흐르게 하기 위한 액체의 공급 계통을 상기 서술한 베어링 장치에 사용하는 윤활유와 공통화할 수 있다. 이로써, 간단한 구성으로, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

(11) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 과급기는, 컴프레서 임펠러와, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조를 구비한다.

상기 (11) 에 기재된 과급기에 의하면, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 임펠러 배면 냉각 구조를 구비하고 있기 때문에, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시켜, 컴프레서 임펠러 및 과급기의 장기 수명화를 실현할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 컴프레서 임펠러의 배면을 효율적으로 냉각시켜, 컴프레서 임펠러의 장기 수명화를 실현할 수 있는 임펠러 배면 냉각 구조, 및 이것을 구비하는 과급기가 제공된다.

도 1 은 일 실시형태에 관련된 과급기 (100 (100A)) 의 전체 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2 는 과급기 (100 (100A)) 에 있어서의 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 근방의 부분 확대도이다.
도 3 은 과급기 (100 (100A)) 에 있어서의 덮개 부재 (22) 를 컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 을 따라 본 도면이다.
도 4 는 도 3 에 나타낸 덮개 부재 (22) 의 AA 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 3 에 나타낸 덮개 부재 (22) 의 B 방향에서 본 도면이다.
도 6 은 덮개 부재 (22) 의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7 은 덮개 부재 (22) 의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 8 은 덮개 부재 (22) 의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 9 는 다른 실시형태에 관련된 과급기 (100 (100B)) 에 있어서의 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 근방의 부분 확대도이다.
도 10 은 다른 실시형태에 관련된 과급기 (100 (100C)) 에 있어서의 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 근방의 부분 확대도이다.
도 11 은 다른 실시형태에 관련된 과급기 (100 (100D)) 에 있어서의 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 근방의 부분 확대도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 나타나 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이에 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

예를 들어, 「소정 방향으로」, 「소정 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리로써 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동등한」및 「균질」등의 것이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 「비치하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

도 1 은 일 실시형태에 관련된 과급기 (100 (100A)) 의 전체 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

과급기 (100) 는, 배기 터빈식 과급기 (터보 차저) 이다. 과급기 (100) 는, 터빈 로터 (2) 와, 터빈 로터 (2) 를 수용하는 터빈 케이싱 (4) 과, 터빈 로터 (2) 에 샤프트 (6) 를 개재하여 연결된 컴프레서 임펠러 (8) 와, 컴프레서 임펠러 (8) 를 수용하는 컴프레서 케이싱 (10) 과, 샤프트 (6) 를 지지하는 베어링 장치 (12) 와, 베어링 장치 (12) 를 수용하는 베어링 케이싱 (14) 을 구비하고 있다.

이하의 설명에서는, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 방향 (터빈 로터 (2) 및 컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 방향) 을 간단히 「축선 방향」이라고 하고, 샤프트 (6) 의 직경 방향 (터빈 로터 (2) 및 컴프레서 임펠러 (8) 의 직경 방향) 을 간단히 「직경 방향」이라고 하는 것으로 한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 베어링 장치 (12) 는, 래디얼 베어링 (12a, 12b) 와, 스러스트 베어링 (12c) 을 포함한다. 또, 베어링 케이싱 (14) 의 내부에는, 래디얼 베어링 (12a, 12b) 과 스러스트 베어링 (12c) 에 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급로 (16) 가 형성되어 있다. 도시 생략의 펌프로부터 공급된 윤활유는, 윤활유 공급로 (16) 의 입구 (16a) 로부터 윤활유 공급로 (16) 에 유입되고, 래디얼 베어링 (12a, 12b) 또는 스러스트 베어링 (12c) 을 통과하여, 윤활유 공급로 (16) 의 출구 (16b) 로부터 배출된다. 래디얼 베어링 (12a, 12b) 은, 각각 베어링 케이싱 본체 (15) 의 베어링 대부 (15a, 15b) 에 의해 지지되어 있다.

도 2 는 도 1 에 있어서의 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 근방의 부분 확대도이다.

도 1 및 도 2 의 적어도 일방에 나타내는 바와 같이, 베어링 케이싱 (14) 은, 베어링 케이싱 본체 (15), 오일 래버린스 (23), 내측 서포트 (17) (베어링 서포트), 외측 서포트 (18), 및 덮개 부재 (22) 를 포함한다. 도 1 및 도 2 에 나타내는 형태에서는, 외측 서포트 (18) (제 1 부재) 및 덮개 부재 (22) (제 2 부재) 가, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시키기 위한 임펠러 배면 냉각 구조 (70 (70A)) 를 구성한다.

베어링 케이싱 본체 (15) 는, 축선 방향에 있어서의 일단측에서 컴프레서 케이싱 (10) 에 볼트 (50a) 에 의해 체결되어 있고, 축선 방향에 있어서의 타단측에서 터빈 케이싱 (4) 에 볼트 (50b) 에 의해 체결되어 있다.

오일 래버린스 (23) 는, 샤프트 (6) 에 고정된 슬리브 (30) 및 스러스트 칼라 (31) 의 일부를 둘러싸도록, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 환상으로 형성되어 있고, 컴프레서 케이싱 (10) 내의 공기 통로 (7) 측으로의 상기 윤활유의 누설을 억제한다. 오일 래버린스 (23) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 간극 (9) 을 개재하여 대향하여 형성되어 있다.

내측 서포트 (17) 는, 오일 래버린스 (23) 의 외주면에 끼워 맞춰지도록, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 환상으로 형성되어 있다. 내측 서포트 (17) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 간극 (9) 을 개재하여 대향하여 형성되어 있다. 내측 서포트 (17) 는, 볼트 (50c) 에 의해 베어링 케이싱 본체 (15) 에 체결되어 있다. 내측 서포트 (17) 와 스러스트 베어링 (12c) 은 볼트 (50d) 로 체결되어 있고, 스러스트 베어링 (12c) 은 내측 서포트 (17) 에 의해 지지되어 있다.

외측 서포트 (18) 는, 내측 서포트 (17) 의 외주면에 끼워 맞춰지도록, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 환상으로 형성되어 있다. 외측 서포트 (18) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 간극 (9) 을 개재하여 대향하는 배면 대향부 (46) 와, 컴프레서 임펠러 (8) 의 출구 (8b) 와 컴프레서 케이싱 (10) 의 스크롤 유로 (40) 의 사이의 디퓨저 유로 (42) 에 면하는 디퓨저 벽부 (44) 와, 외측 서포트 (18) 의 표면 중 컴프레서 임펠러 (8) 와 반대측 면 (19) (외측 서포트 (18) 중 축선 방향에 있어서 디퓨저 유로 (42) 와 반대측 면) 에 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 연장 형성된 환상의 홈부 (26) 를 포함한다. 또, 외측 서포트 (18) 는, 홈부 (26) 에 대하여 외주측에 위치하고, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 환상으로 형성된 외주 측벽부 (45) 와, 홈부 (26) 에 대하여 내주측에 위치하고, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 환상으로 형성된 내주 측벽부 (47) 과, 내주 측벽부 (47) 의 컴프레서 임펠러 (8) 와 반대측 면 (49) 로부터 돌출되는 돌출부 (51) 를 포함한다. 외측 서포트 (18) 는, 직경 방향에 있어서 스러스트 베어링 (12c) 보다 외측에 형성되어 있고, 홈부 (26) 보다 직경 방향에 있어서의 외측에서 볼트 (50e) 에 의해 베어링 케이싱 본체 (15) 에 체결되어 있다. 또한, 상기 구성에 의하면, 외측 서포트 (18) 와 내측 서포트 (17) 가 별도의 부재로 구성되어 있기 때문에, 과급기 (100) 의 메인터넌스시에 있어서, 외측 서포트 (18) 를 베어링 케이싱 본체 (15) 로부터 분리시키지 않고, 내측 서포트 (17) 만 베어링 케이싱 본체 (15) 로부터 분리시킬 수 있다. 이로써, 내측 서포트 (17) 에 지지되는 스러스트 베어링 (12c) 등의 메인터넌스가 용이해지고 있다.

덮개 부재 (22) 는, 홈부 (26) 를 덮도록 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 환상으로 형성되어 있다. 덮개 부재 (22) 는, 상기 윤활유가 흐르는 환상의 냉각 통로 (20) 를 외측 서포트 (18) 의 홈부 (26) 와의 사이에 형성하는 덮개부 (28) 를 갖는다. 덮개 부재 (22) 는, 핀 (48) 에 의해 베어링 케이싱 본체 (15) 에 고정되어 있다. 덮개 부재 (22) 는, 외측 서포트 (18) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 가 볼트 (50e) 에 의해 체결됨으로써, 외측 서포트 (18) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 에 축선 방향으로 협지된다. 도시하는 예시적 형태에서는, 냉각 통로 (20) 는, 직경 방향에 있어서 스러스트 베어링 (12c) 및 볼트 (50c) 보다 외측에 형성되어 있고, 컴프레서 임펠러 (8) 의 출구 (8b) (컴프레서 임펠러 (8) 의 외주 가장자리) 보다 내측의 위치로부터 그 출구 (8b) 보다 외측의 위치에 걸쳐 존재한다.

이러한 구성에서는, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유에 의해 외측 서포트 (18) 가 냉각되고, 냉각된 외측 서포트 (18) 에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 과 외측 서포트 (18) 의 간극 (9) 의 공기가 냉각된다. 따라서, 간극 (9) 의 냉각된 공기에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시킬 수 있다.

이 때문에, 냉각 공기를 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 분사하지 않고도 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시킬 수 있기 때문에, 컴프레서 임펠러 (8) 의 스러스트력의 증대를 억제할 수 있다.

또, 외측 서포트 (18) 및 덮개 부재 (22) 의 두 개의 부재에 의해 냉각 통로 (20) 가 형성되기 때문에, 하나의 부재에 냉각 통로로서의 중공 부분이 형성되는 종래 구성 (특허문헌 1) 과 비교하여, 냉각 통로 (20) 의 형상 등에 제조상의 제약이 잘 생기지 않는다. 이 때문에, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 효율적으로 냉각시키기 위해서 냉각 통로 (20) 에 핀 등의 구조를 용이하게 형성할 수 있다. 이로써, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 효율적으로 냉각시켜, 컴프레서 임펠러 (8) 의 장기 수명화를 실현할 수 있다.

또한, 도 2 에 나타내는 형태에서는, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유가 컴프레서 케이싱 (10) 내의 공기 통로 (7) 측으로 누설되지 않도록, 외측 서포트 (18) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 의 사이에 협지된 O 링 (60, 62) 이 형성되어 있다. 도시하는 형태에서는, O 링 (60) 은 직경 방향에 있어서 홈부 (26) 보다 외측 또한 볼트 (50e) 보다 내측으로서, 외측 벽부 (45) 의 외주면에 형성되어 있는 시일 홈에 형성되어 있다. O 링 (62) 은 직경 방향에 있어서 홈부 (26) 보다 내측 또한 볼트 (50c) 보다 외측으로서, 돌출부 (51) 의 외주면에 형성되어 있는 시일 홈에 형성되어 있다. 또, 도시하는 형태에서는, 스러스트 베어링 (12c) 에 공급된 윤활유가 컴프레서 케이싱 (10) 내의 공기 통로 (7) 측으로 누설되지 않도록, 오일 래버린스 (23) 와 내측 서포트 (17) 의 사이 및 내측 서포트 (17) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 의 사이에 O 링 (64, 66) 이 형성되어 있다.

또, 도 2 에 나타내는 형태에서는, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 냉각 매체로서 베어링 장치 (12) 에 공급되는 윤활유를 사용하였다. 이 경우, 과급기 (100) 의 베어링용 윤활유를 유용할 수 있어, 새롭게 냉각 매체를 준비할 필요가 없다. 또, 과급기 (100) 의 소장 (所掌) 범위 내의 개조 (설계 변경) 만으로 족하기 때문에, 개조 (설계 변경) 가 용이하다. 이 때문에 예를 들어 과급기 (100) 가 배에 설치되는 경우에는, 선측으로부터 냉각 매체의 배관 등을 접속하지 않아도 된다.

도 3 은 도 2 에 나타낸 덮개 부재 (22) 를 컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 을 따라 본 도면이다. 도 4 는 도 3 에 나타낸 덮개 부재 (22) 의 AA 단면도이다. 도 5 는 도 3 에 나타낸 덮개 부재 (22) 의 B 방향에서 본 도면이다.

일 실시형태에서는, 도 1 및 도 3 ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이, 덮개 부재 (22) 는, 냉각 통로 (20) 에 면하는 복수의 핀 (24) 을 갖는다. 핀 (24) 의 각각은, 축선 방향을 따라 컴프레서 임펠러 (8) 측을 향하여 돌출되도록 덮개부 (28) 에 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유와 덮개 부재 (22) 의 열교환에 의해, 덮개 부재 (22) 가 효율적으로 냉각된다. 이로써, 덮개 부재 (22) 에 인접하는 외측 서포트 (18) 도 효율적으로 냉각시킬 수 있기 때문에, 외측 서포트 (18) 에 의해 냉각된 간극 (9) 의 공기에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시킬 수 있다.

또, 덮개 부재 (22) 가 핀 (24) 을 갖고 있기 때문에, 홈부 (26) 에 핀 (24) 을 형성하는 경우보다 핀 (24) 의 제조를 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들어, 평판상의 환상 부재 (25) 에 핀 (24) 을 용접 등으로 접합함으로써, 덮개 부재 (22) 를 용이하게 제조할 수 있다.

일 실시형태에서는, 예를 들어 도 3 에 나타내는 바와 같이, 복수의 핀 (24) 의 각각은, 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 형성된 환상의 핀이며, 복수의 핀 (24) 은 직경 방향으로 배열되어 있다.

이로써, 컴프레서 임펠러 (8) 의 둘레 방향에 있어서의 광범위에 걸쳐 덮개 부재 (22) 가 효율적으로 냉각되기 때문에, 덮개 부재 (22) 를 개재하여 외측 서포트 (18) 를 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 이 때문에, 외측 서포트 (18) 에 의해 냉각된 간극 (9) 의 공기에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시킬 수 있다.

일 실시형태에서는, 도 3 ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이, 복수의 환상의 핀 (24) 의 각각은, 컴프레서 임펠러 (8) 의 직경 방향으로 관통하는 복수의 개구부 (32) 를 갖는다. 도시하는 형태에서는, 복수의 환상의 핀 (24) 이 갖는 개구부 (32) 의 각각은, 컴프레서 임펠러 (8) 의 직경 방향을 따라 열상으로 배치되어 있다. 또, 도시하는 형태에서는, 회전 축선 (O) 의 둘레의 각도 위치에 대하여 연직 상방의 각도 위치를 0 도로 하면, 복수의 환상의 핀 (24) 의 각각은, 90 도, 180 도 및 270 도의 각도 위치에 개구부 (32) 를 갖는다.

이러한 구성에 의하면, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유가, 개구부 (32) 를 개재하여 환상의 핀 (24) 의 내주측으로부터 외주측으로 (또는 그 반대로) 이동 가능해지기 때문에, 환상의 핀 (24) 의 내주측과 외주측의 양방에 윤활유를 균일하게 골고루 미치게 할 수 있다. 이로써, 외측 서포트 (18) 및 덮개 부재 (22) 가 효율적으로 냉각되기 때문에, 외측 서포트 (18) 에 의해 냉각된 간극 (9) 의 공기에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시킬 수 있다. 또, 복수의 개구부 (32) 가 직경 방향으로 열상으로 배치되어 있기 때문에, 환상의 핀 (24) 의 내주측과 외주측의 양방에 균일하게 골고루 미치게 하는 효과를 높일 수 있다.

일 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 덮개 부재 (22) 는, 냉각 통로 (20) 에 윤활유를 공급하기 위한 공급 개구 (34) 와, 냉각 통로 (20) 로부터 윤활유를 배출하기 위한 배출 개구 (36) 를 포함한다. 또, 공급 개구 (34) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 보다 상방에 위치하고, 배출 개구 (36) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 보다 상방, 또한 컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 을 포함하는 연직면 (V) 에 대하여 공급 개구 (34) 와 반대측에 위치한다. 도시한 실시형태에서는, 공급 개구 (34) 및 배출 개구 (36) 는, 적어도 복수의 핀 (24) (도시한 실시형태에서는 가장 외측의 핀 (24) 및 가장 내측의 핀 (24) 을 제외한 4 개의 핀 (24)) 에 걸쳐 개구되어 있다. 또한, 여기서의 「상방」이란, 과급기 (100) 가 선상에 설치되는 경우에는, 선체가 기울지 않은 상태에서의 「상방」을 의미한다. 즉, 과급기 (100) 의 설치면에 직교하는 상하 방향에 대한 「상방」을 의미한다.

이러한 구성에서는, 냉각 통로 (20) 의 윤활유는, 배출 개구 (36) 의 높이 위치 (컴프레서 임펠러 (8) 의 회전 축선 (O) 보다 상방) 까지 고여야 비로소 배출 개구 (36) 로부터 배출되게 된다. 또, 공급 개구 (34) 로부터 냉각 통로 (20) 에 공급된 윤활유는, 기본적으로는 둘레 방향을 따라 일 방향 (도 3 에 있어서의 화살표 (d1) 에 나타내는 방향, 즉 공급 개구 (34) 로부터 냉각 통로 (20) 의 저부 (20b) 를 경유하여 배출 개구 (36) 를 향하는 방향) 으로 흐르기 때문에, 상기 구성이면 냉각 통로 (20) 내에 윤활유의 체류 영역도 잘 생기지 않는다.

따라서, 과급기 (100) 의 운전시에 있어서, 냉각 통로 (20) 에 있어서의 적어도 배출 개구 (36) 의 높이 위치까지 윤활유가 고인 상태에서, 화살표 (d1) 에 나타내는 바와 같이 공급 개구 (34) 로부터 배출 개구 (36) 로 둘레 방향에 있어서의 넓은 범위에 걸쳐 순조롭게 윤활유를 흐르게 할 수 있다. 이로써, 외측 서포트 (18) 및 덮개 부재 (22) 가 효과적으로 냉각되기 때문에, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

일 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 덮개 부재 (22) 는, 칸막이부 (38) 를 갖는다. 칸막이부 (38) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 둘레 방향에 있어서 공급 개구 (34) 보다 냉각 통로 (20) 의 정상부 (20t) 측 또한 배출 개구 (36) 보다 정상부 (20t) 측의 위치에, 냉각 통로 (20) 를 구분하도록 컴프레서 임펠러 (8) 의 직경 방향을 따라 연장된다. 도시하는 형태에서는, 칸막이부 (38) 는, 냉각 통로 (20) 의 정상부에 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 윤활유가 냉각 통로의 정상부 (20t) 까지 고인 상태에 있어서도, 도 3 에 있어서의 화살표 (d2) 의 흐름 (공급 개구 (34) 로부터 정상부 (20t) 를 개재하여 배출 개구 (36) 를 향하는 흐름) 이 생기는 것을 칸막이부 (38) 에 의해 방지할 수 있기 때문에, 공급 개구 (34) 로부터 공급된 윤활유의 흐름 방향을, 둘레 방향을 따라 일 방향 (상기 d1 방향) 으로 한정할 수 있다.

따라서, 과급기 (100) 의 운전시에 있어서, 윤활유가 냉각 통로의 정상부 (20t) 까지 고인 상태에 있어서도, 화살표 (d1) 에 나타내는 바와 같이 공급 개구 (34) 로부터 배출 개구 (36) 로 둘레 방향에 있어서의 넓은 범위에 걸쳐 순조롭게 윤활유를 흐르게 할 수 있다. 이로써, 외측 서포트 (18) 및 덮개 부재 (22) 가 효과적으로 냉각되기 때문에, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 상기 서술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들의 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.

예를 들어, 상기 서술한 형태에서는, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 냉각 매체로서 베어링 장치 (12) 에 공급되는 윤활유를 예시했지만, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유에 한정하지 않고, 물 등의 다른 액체상의 냉각 매체여도 된다. 예를 들어, 냉각 매체로서 내연 기관을 냉각시키는 재킷 냉각수의 일부를 이용해도 된다.

또, 도 3 ∼ 도 5 에 나타낸 형태에서는, 덮개 부재 (22) 에 공급 개구 (34) 및 배출 개구 (36) 가 형성되어 있었지만, 공급 개구 (34) 와 배출 개구 (36) 의 일방 또는 양방을, 덮개 부재 (22) 와 함께 냉각 통로 (20) 를 형성하는 외측 서포트 (18) 에 형성해도 된다.

또, 도 3 ∼ 도 5 에 나타낸 형태에서는, 개구부 (32) 는, 환상의 핀 (24) 의 기단 (24p) 에서 선단 (24t) 까지의 전체 범위에 걸쳐 개구되어 있었지만, 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 않는다. 몇몇 실시형태에서는, 도 6 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 개구부 (32) 는, 환상의 핀 (24) 의 기단 (24p) 에서 선단 (24t) 까지의 범위 중 일부의 범위만 개구되어 있어도 된다. 즉, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 환상의 핀 (24) 의 선단 (24t) 측의 일부만 개구되어 있어도 되고, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 환상의 핀 (24) 의 기단 (24p) 측의 일부만 개구되어 있어도 되고, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 환상의 핀 (24) 의 기단 (24p) 과 선단 (24t) 의 중간 부분만 개구되어 있어도 된다.

예를 들어, 상기 서술한 형태에서는, 내측 서포트 (17) 와 외측 서포트 (18) 는 별체로 (별도 부재 즉 별도 부품으로) 구성되어 있었지만, 다른 실시형태에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 이들 부재 대신에, 이들 부재를 일체화한 (일 부재 즉 일 부품으로서 구성된) 환상 부재 (50) 를 과급기 (100) 가 구비하고 있어도 된다.

도 9 에 나타내는 형태에서는, 환상 부재 (50) 는, 오일 래버린스 (23) 의 외주면에 끼워 맞춰져 있다. 환상 부재 (50) 는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 간극 (9) 을 개재하여 대향하는 배면 대향부 (46) 와, 컴프레서 임펠러 (8) 의 출구 (8b) 와 컴프레서 케이싱 (10) 의 스크롤 유로 (40) 의 사이의 디퓨저 유로 (42) 에 면하는 디퓨저 벽부 (44) 와, 컴프레서 임펠러 (8) 와 반대측 면 (19) 에 샤프트 (6) 의 회전 축선 (O) 의 둘레에 형성된 환상의 홈부 (26) 를 포함한다. 이 경우, 과급기 (100) 는, 도 3 ∼ 도 5 를 사용하여 설명한 덮개 부재 (22) 와 동일한 것을 구비하고 있다. 도 9 에 나타내는 형태에서는, 환상 부재 (50) (제 1 부재) 및 덮개 부재 (22) (제 2 부재) 가, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시키기 위한 임펠러 배면 냉각 구조 (70 (70B)) 를 구성한다.

도 9 에 나타내는 형태에서는, 환상 부재 (50) 와 덮개 부재 (22) 에 의해 형성되는 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유에 의해 환상 부재 (50) 가 냉각되고, 냉각된 환상 부재 (50) 에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 과 환상 부재 (50) 의 간극 (9) 의 공기가 냉각된다. 따라서, 간극 (9) 의 냉각된 공기에 의해 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시켜, 컴프레서 임펠러 (8) 의 장기 수명화를 실현할 수 있다. 또, 내측 서포트 (17) 및 외측 서포트 (18) 를 일체화한 환상 부재 (50) 에 냉각 통로 (20) 가 형성되어 있고, 냉각 통로 (20) 가 형성되는 환상 부재 (50) 가 직경 방향에 있어서의 넓은 범위 (도시하는 형태에서는, 직경 방향에 있어서, 스러스트 베어링 (12c) 의 외주 가장자리 (12c1) 보다 내측으로부터, 컴프레서 임펠러 (8) 의 출구 (8b) 보다 외측 (디퓨저 유로 (42) 에 형성된 디퓨저 날개 (52) 의 외측단 (52a) 보다 외측) 까지 연장되어 있기 때문에, 도 2 에 나타내는 형태와 비교하여, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시키는 효과를 높일 수 있다.

또한, 도 9 에 나타내는 형태에서는, 도 2 에 있어서의 내측 서포트 (17) 와 외측 서포트 (18) 대신에, 이들 부재를 일체화한 환상 부재 (50) 를 구비하고 있기 때문에, 냉각 통로 (20) 및 스러스트 베어링 (12c) 으로부터 컴프레서 케이싱 (10) 내의 공기 통로 (7) 측으로 윤활유가 누설되는 경로가 적다. 이 때문에, 윤활유의 누설을 방지하기 위한 O 링 (봉지 부재) 의 수를 줄일 수 있다.

또, 도 2 등에 나타낸 형태에서는, 핀 (24) 을 구비하는 덮개 부재 (22) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 는 별체로 (별도 부재 즉 별도 부품으로) 구성되어 있었지만, 다른 형태에서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 이들 부재를 일체화한 베어링 케이싱 본체 (15) 를 과급기 (100) 가 구비하고 있어도 된다. 도 10 에 나타내는 형태에서는, 외측 서포트 (18) (제 1 부재) 및 베어링 케이싱 본체 (15) (제 2 부재) 가, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시키기 위한 임펠러 배면 냉각 구조 (70 (70C)) 를 구성한다.

이러한 형태에서는, 외측 서포트 (18) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 에 의해 냉각 통로 (20) 가 형성된다. 이러한 구성에 의해서도, 도 2 에 나타낸 형태와 마찬가지로, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시켜, 컴프레서 임펠러 (8) 의 장기 수명화를 실현할 수 있다.

또, 도 2 등에 나타낸 형태에서는, 덮개 부재 (22) 가 핀 (24) 을 갖고 있었지만, 다른 형태에서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 외측 서포트 (18) 가 핀 (24) 을 갖고 있어도 된다. 도 11 에 나타내는 형태에서는, 외측 서포트 (18) (제 1 부재) 및 베어링 케이싱 본체 (15) (제 2 부재) 가, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 냉각시키기 위한 임펠러 배면 냉각 구조 (70 (70D)) 를 구성한다. 도 11 에 나타내는 형태에서는, 복수의 핀 (24) 이, 외측 서포트 (18) 의 홈부 (26) 의 저면 (27) (상기 서술한 면 (19) 의 일부) 으로부터, 축선 방향을 따라 터빈 로터 (2) 측으로 (컴프레서 임펠러 (8) 로부터 멀어지는 방향으로) 돌출 형성되어 있다. 또, 외측 서포트 (18) 와 베어링 케이싱 본체 (15) 에 의해 냉각 통로 (20) 가 형성되어 있다.

이러한 형태에서는, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 대향하는 외측 서포트 (18) 가 핀 (24) 을 갖고 있기 때문에, 냉각 통로 (20) 를 흐르는 윤활유와 핀 (24) 의 열교환에 의해, 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 에 대향하는 외측 서포트 (18) 가 효과적으로 냉각된다. 이 때문에, 상기 간극 (9) 의 공기를 개재하여 컴프레서 임펠러 (8) 의 배면 (8a) 을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 서술한 배기 터빈식 과급기 (터보 차저) 에 한정되지 않고, 내연 기관의 출력축으로부터 벨트 등을 개재하여 취출한 동력에 의해 압축기를 구동하는 기계식 과급기 (슈퍼 차저) 에도 적용할 수 있다.

2 : 터빈 로터
4 : 터빈 케이싱
6 : 샤프트
8 : 컴프레서 임펠러
8a : 배면
8b : 출구
9 : 간극
10 : 컴프레서 케이싱
12 : 베어링 장치
12a, 12b : 래디얼 베어링
12c : 스러스트 베어링
12c1
14 : 베어링 케이싱
15 : 베어링 케이싱 본체
16 : 윤활유 공급로
16a : 입구
16b : 출구
17 : 내측 서포트
18 : 외측 서포트
19 : 면
20 : 냉각 통로
20b : 저부
20t : 정상부
22 : 덮개 부재
23 : 오일 래버린스
24 : 핀
24p : 기단
24t : 선단
25 : 환상 부재
26 : 홈부
27 : 저면
28 : 덮개부
30 : 슬리브
31 : 스러스트 칼라
32 : 개구부
34 : 공급 개구
36 : 배출 개구
38 : 칸막이부
40 : 스크롤 유로
42 : 디퓨저 유로
44 : 디퓨저 벽부
46 : 배면 대향부
48 : 핀
50a, 50b, 50c, 50d, 50e : 볼트
52 : 디퓨저 날개
52a : 외측단
60, 60, 62, 62, 64, 66 : O 링
100 : 과급기
O : 회전 축선
V : 연직면
d1, d2 : 화살표

Claims

컴프레서 임펠러의 배면에 간극을 개재하여 대향함과 함께, 상기 컴프레서 임펠러와 반대측 면에 홈부를 갖는 제 1 부재와,
액체상의 냉각 매체가 흐르는 냉각 통로를 상기 제 1 부재와의 사이에 형성하는 제 2 부재를 구비하고,
상기 제 1 부재는, 상기 냉각 통로에 면하는 적어도 하나의 핀을 구비하고,
상기 제 1 부재, 상기 제 2 부재, 상기 홈부 및 상기 적어도 하나의 핀은, 각각, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선의 둘레에 환상으로 형성되고,
상기 적어도 하나의 핀은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖고,
상기 적어도 하나의 핀은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 배열된 복수의 환상의 핀을 포함하고,
상기 복수의 환상의 핀의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖고,
상기 복수의 환상의 핀이 갖는 상기 개구부의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향을 따라 열상으로 배치되고,
상기 복수의 환상의 핀이 갖는 상기 개구부의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선을 포함하는 연직면에 대하여 직교하는 방향을 따라 열상으로 배치되는, 임펠러 배면 냉각 구조.
컴프레서 임펠러의 배면에 간극을 개재하여 대향함과 함께, 상기 컴프레서 임펠러와 반대측 면에 홈부를 갖는 제 1 부재와,
액체상의 냉각 매체가 흐르는 냉각 통로를 상기 제 1 부재와의 사이에 형성하는 제 2 부재를 구비하고,
상기 제 2 부재는, 상기 냉각 통로에 면하는 적어도 하나의 핀을 구비하고,
상기 제 1 부재, 상기 제 2 부재, 상기 홈부 및 상기 적어도 하나의 핀은, 각각, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선의 둘레에 환상으로 형성되고,
상기 적어도 하나의 핀은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖고,
상기 적어도 하나의 핀은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 배열된 복수의 환상의 핀을 포함하고,
상기 복수의 환상의 핀의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구부를 갖고,
상기 복수의 환상의 핀이 갖는 상기 개구부의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향을 따라 열상으로 배치되고,
상기 복수의 환상의 핀이 갖는 상기 개구부의 각각은, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선을 포함하는 연직면에 대하여 직교하는 방향을 따라 열상으로 배치되는, 임펠러 배면 냉각 구조.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 부재는, 상기 홈부를 덮는 덮개부를 갖고,
상기 냉각 통로는, 상기 홈부와 상기 덮개부에 의해 형성되고,
상기 적어도 하나의 핀은, 상기 덮개부에 형성된, 임펠러 배면 냉각 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재는, 상기 냉각 통로에 상기 액체를 공급하기 위한 공급 개구를 포함하고,
상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재는, 상기 냉각 통로로부터 상기 액체를 배출하기 위한 배출 개구를 포함하고,
상기 공급 개구는, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선보다 상방에 위치하고,
상기 배출 개구는, 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선보다 상방, 또한 상기 컴프레서 임펠러의 회전 축선을 포함하는 연직면에 대하여 상기 공급 개구와 반대측에 위치하는, 임펠러 배면 냉각 구조.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재는, 상기 컴프레서 임펠러의 둘레 방향에 있어서 상기 공급 개구보다 상기 냉각 통로의 정상부측 또한 상기 배출 개구보다 상기 정상부측의 위치에, 상기 냉각 통로를 구분하도록 상기 컴프레서 임펠러의 직경 방향을 따라 연장되는 칸막이부를 갖는, 임펠러 배면 냉각 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 액체는 오일인, 임펠러 배면 냉각 구조.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 부재는,
상기 홈부를 덮는 평판상의 덮개부와,
상기 덮개부에 용접된 상기 냉각 통로에 면하는 적어도 하나의 핀을 포함하고,
상기 냉각 통로는, 상기 홈부와 상기 덮개부에 의해 형성되는, 임펠러 배면 냉각 구조.
컴프레서 임펠러와,
상기 컴프레서 임펠러를 수용하는 컴프레서 케이싱과,
상기 컴프레서 임펠러에 연결된 샤프트와,
상기 샤프트를 지지하는 베어링 장치이며, 스러스트 베어링을 포함하는 베어링 장치와,
상기 베어링 장치를 수용하는 베어링 케이싱과,
상기 컴프레서 임펠러의 배면에 간극을 개재하여 대향함과 함께, 상기 컴프레서 임펠러와 반대측 면에 홈부를 갖는 제 1 부재, 및 액체상의 냉각 매체가 흐르는 냉각 통로를 상기 제 1 부재와의 사이에 형성하는 제 2 부재를 구비하는, 임펠러 배면 냉각 구조를 구비하는 과급기로서,
상기 베어링 케이싱은,
축선 방향에 있어서의 일단측에서 상기 컴프레서 케이싱에 연결되는 베어링 케이싱 본체와,
상기 스러스트 베어링을 지지하고, 제 1 볼트에 의해 상기 베어링 케이싱에 체결되고, 또한 상기 제 1 부재와는 별체로 형성된 내측 서포트를 포함하고,
상기 제 1 부재는, 상기 내측 서포트의 외주면에 끼워 맞추고, 직경 방향에 있어서 상기 스러스트 베어링보다 외측에 형성되어 있고, 또한 상기 홈부보다 직경 방향에 있어서의 외측에서 상기 베어링 케이싱 본체에 제 2 볼트에 의해 체결되어 있는, 과급기.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 부재는, 상기 홈부와, 상기 홈부에 대하여 외주측에 위치하고, 상기 샤프트의 회전 축선의 둘레에 환상으로 형성된 외주 측벽부와, 상기 홈부에 대하여 내주측에 위치하고, 상기 샤프트의 회전 축선의 둘레에 환상으로 형성된 내주 측벽부와, 상기 내주 측벽부의 상기 컴프레서 임펠러와 반대측 면으로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고,
상기 임펠러 배면 냉각 구조는,
직경 방향에 있어서 상기 홈부보다 내측 또한 상기 제 1 볼트보다 외측이며, 상기 돌출부의 외주면과 상기 베어링 케이싱 본체의 사이에 형성된 제 1 시일 부재와,
직경 방향에 있어서 상기 홈부보다 외측 또한 제 2 볼트보다 내측이며, 상기 외주 측벽부의 외주면과 상기 베어링 케이싱 본체의 사이에 형성된 제 2 시일 부재를 추가로 구비하는, 과급기.
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