(57)【要約】【課題】コンプレッサハウジングに設けられたシール部の表面にオイルが固化して堆積することを防止でき、長期に亘り安定した性能や動作特性を維持できるターボチャージャを提供する。【解決手段】本発明のターボチャージャは、コンプレッサハウジング５の内部に回転翼８が設けられ、回転翼８の外周部に対向する略環状のシール部５３がコンプレッサハウジング５に設けられたターボチャージャであって、シール部５３における回転翼８との対向面５４の外径は、回転翼８におけるシール部５３との対向部８１の外径以下であるという構成を採用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサハウジングの内部に回転翼が設けられ、前記回転翼の外周部に対向する略環状のシール部が前記コンプレッサハウジングに設けられたターボチャージャであって、
前記シール部における前記回転翼との対向面の外径は、前記回転翼における前記シール部との対向部の外径以下であることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記シール部の前記対向面における周縁部近傍での、前記回転翼と前記シール部との間の隙間は、前記周縁部近傍以外での前記回転翼と前記シール部との間の隙間よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記コンプレッサハウジングにおける前記シール部の径方向外側に位置する面部は、前記シール部の前記対向面と面一に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスの運動エネルギーを利用して、エンジンに空気を過給するターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンから排出される排気ガスの運動エネルギーを利用して、エンジンに空気を過給するターボチャージャが用いられている。
ターボチャージャは、タービンとコンプレッサとを有している。エンジンから排出された排気ガスがタービンに導入され、タービンの内部に設けられたタービンインペラを回転させる。タービンインペラは、コンプレッサの内部に設けられたコンプレッサインペラと一体的に連結されており、タービンインペラの回転によりコンプレッサインペラが回転する。回転するコンプレッサインペラが外部から導入された空気を圧縮し、コンプレッサが圧縮された空気をエンジンに供給することで、エンジンの性能を向上させる。
【０００３】
コンプレッサの外殻は、コンプレッサハウジングによって構成されている。コンプレッサハウジングに形成された空気の流路における内壁は、コンプレッサインペラの外周部に近接しており、流路の内壁とコンプレッサインペラの外周部との間の隙間は非常に小さくなっている。これは、上記隙間が大きいと、その隙間内を流動する空気量が増え、コンプレッサによる空気の圧縮効率が低下してしまうためである。
しかし、コンプレッサハウジング及びコンプレッサインペラは共に硬度の高い金属等の材料で形成されているため、上記隙間を過度に小さくした場合には、例えば振動によってコンプレッサインペラが流路の内壁に接触し、コンプレッサインペラを破損する虞があった。
【０００４】
そのため、特許文献１には、コンプレッサインペラの破損を防止するために、コンプレッサインペラの外周部に対向する略環状のシール部を流路の内壁に設けたターボチャージャが開示されている。
特許文献１に開示されたシール部は樹脂等で形成されている。そのため、振動等によりコンプレッサインペラがシール部に接触した場合における、コンプレッサインペラが破損する可能性を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９９３８１号公報（第８頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、コンプレッサにおける吸気口の上流側には、エンジン等から排出されるブローバイガスの導入口が設けられている。ブローバイガスは、エンジンのピストン及びシリンダの隙間等から漏出したガスのことであり、その中にはオイル等が含まれ、汚染の原因となることからそのまま外部に排出することはできない。そのため、ブローバイガスは所定の箇所に集められ、オイルセパレータによって液体のオイル等が除去された後に、上記導入口及び吸気口を介してコンプレッサ内に導入される。ブローバイガスは、空気と共にコンプレッサにより圧縮され、再びエンジンに供給されて燃料と共に燃焼される。
【０００７】
ここで、コンプレッサ内に導入されたブローバイガスには、オイルセパレータで除去できなかった霧状のオイルが含まれており、このオイルがシール部の表面に付着した後、固化して堆積するという現象が見られた。上記オイルは所定の温度（例えば１６５℃）で固化する性質を有しており、また、シール部は樹脂であることから断熱効果が高く、金属製のコンプレッサハウジングよりも温度が高く維持されやすい。そのため、シール部の表面でオイルが固化して堆積しやすいという傾向があった。
オイルが堆積することで、コンプレッサハウジング内における空気の流路幅が縮小してしまい、ターボチャージャの性能や動作特性が変化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コンプレッサハウジングに設けられたシール部の表面にオイルが固化して堆積することを防止でき、長期に亘り安定した性能や動作特性を維持できるターボチャージャ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のターボチャージャは、コンプレッサハウジングの内部に回転翼が設けられ、回転翼の外周部に対向する略環状のシール部がコンプレッサハウジングに設けられたターボチャージャであって、シール部における回転翼との対向面の外径は、回転翼におけるシール部との対向部の外径以下であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、対向面の外径が回転翼における対向部の外径以下であるため、対向面には全面に亘り対向部が対向しており、シール部の対向面にオイルが付着した場合には、オイルは回転翼によって掻き出されて上記対向面の径方向外側に移動する。
【００１０】
また、本発明のターボチャージャは、シール部の対向面における周縁部近傍での、回転翼とシール部との間の隙間は、周縁部近傍以外での回転翼とシール部との間の隙間よりも広いという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、シール部の対向面における周縁部近傍での回転翼とシール部との間の隙間内を、径方向外側に向かって空気が流動しており、上記周縁部近傍に付着したオイルは、この空気の流動によって吹き飛ばされることにより対向面の径方向外側に移動する。
【００１１】
また、本発明のターボチャージャは、コンプレッサハウジングにおけるシール部の径方向外側に位置する面部は、シール部の対向面と面一に形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、シール部の対向面及びコンプレッサハウジングの面部に沿って空気が円滑に流動するため、対向面に付着したオイルは効率よく径方向外側に移動する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、コンプレッサハウジングに設けられたシール部の表面に、オイルが固化して堆積することを防止できるという効果がある。したがって、本発明によれば、コンプレッサハウジング内において空気を流動させる流路の幅が変化しないため、ターボチャージャの性能や動作特性を長期に亘り安定化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るターボチャージャ１の全体構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態におけるシール部５３及びその周辺の拡大図である。
【図３】第２の実施形態における第２シール部５３Ａ及びその周辺の拡大図である。
【図４】第１の実施形態におけるコンプレッサハウジング５の変形例を示す概略図である。
【図５】第１の実施形態におけるシール部５３又は第２の実施形態における第２シール部５３Ａの変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態に係るターボチャージャ１の全体構成を、図１を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係るターボチャージャ１の全体構成を示す概略図である。図１中の矢印Ｆは前方向を示す。
【００１５】
ターボチャージャ１は、不図示のエンジンから排出される排気ガスの運動エネルギーを利用して、エンジンに空気を過給する装置である。
図１に示すように、ターボチャージャ１は、タービンハウジング２と、軸受けハウジング３と、シールプレート４と、コンプレッサハウジング５とが前方より順次配置され一体的に設けられた構成となっている。
【００１６】
軸受けハウジング３内部には、前後方向で延びるインペラ軸６が、複数の軸受け３１を介して回転自在に設けられている。
インペラ軸６の両端には、回転する翼であるタービンインペラ７及びコンプレッサインペラ（回転翼）８がそれぞれ一体的に連結されている。タービンインペラ７及びコンプレッサインペラ８は、いずれも複数の翼が回転軸周りに等間隔で設けられた構成となっている。タービンインペラ７は、タービンハウジング２の略中央部に配置され、コンプレッサインペラ８は、コンプレッサハウジング５の略中央部に配置されている。
【００１７】
タービンハウジング２は、タービンインペラ７を囲み前後方向に直交する面に沿って略渦巻状に形成されるタービンスクロール流路２１と、排気ガスの排出口であるタービンハウジング出口２２とを有している。
タービンスクロール流路２１は、エンジンから排出された排気ガスが導入される不図示のガス流入口に連通している。また、タービンスクロール流路２１は、タービンインペラ７の設置箇所を介して、タービンハウジング出口２２に連通している。タービンハウジング出口２２は、不図示の排気ガス浄化装置に接続されている。
【００１８】
コンプレッサハウジング５は、後方に開口し不図示のエアクリーナに接続される吸気口５１と、コンプレッサインペラ８を囲み前後方向に直交する面に沿って略渦巻状に形成されるコンプレッサスクロール流路５２と、コンプレッサインペラ８の外周部に対向する略環状のシール部５３とを有している。また、シールプレート４とコンプレッサハウジング５との間には、空気を圧縮して昇圧させるディフューザ流路４１が、コンプレッサインペラ８を中心にして略環状に形成されている。
吸気口５１は、コンプレッサインペラ８の設置箇所を介してディフューザ流路４１に連通しており、ディフューザ流路４１は、コンプレッサスクロール流路５２に連通している。
吸気口５１と上記エアクリーナとの間には、エンジン等から排出されるブローバイガスの導入口（図示せず）が設けられている。なお、上記導入口から導入されるブローバイガスは、不図示のオイルセパレータによって液状のオイルが除去されたものである。
【００１９】
次に、本実施形態におけるシール部５３の構成を、図２を参照して説明する。
図２は、第１の実施形態におけるシール部５３及びその周辺の拡大図である。図２中の矢印Ｆは前方向を示す。
【００２０】
図２に示すように、シール部５３におけるコンプレッサインペラ８との対向面５４は、コンプレッサインペラ８におけるシール部５３との対向部８１の外形に沿う形状となっている。対向面５４と対向部８１との間には所定の隙間Ｓが形成されており、隙間Ｓは対向面５４上のいずれの位置においても略等しい大きさとなっている。なお、本実施形態における隙間Ｓの大きさは、凡そ０．１ｍｍである。
対向面５４の外径は、対向部８１の外径と略同一の大きさで形成されている。すなわち、対向面５４の全表面に亘り、コンプレッサインペラ８が対向している構成となっている。
【００２１】
コンプレッサハウジング５には、シール部５３を設けるための凹部５５が形成されている。さらに、凹部５５内には第２凹部５６が形成されている。
コンプレッサハウジング５における対向面５４の径方向外側に位置する面部５７は、対向面５４の表面と面一に形成されている。
【００２２】
シール部５３は、耐熱性（例えば２００℃まで）を有する樹脂材料で形成されている。また、上記樹脂材料には、振動等によりコンプレッサインペラ８がシール部５３に接触した場合に、コンプレッサインペラ８の破損を防止するこのできる硬度の材料が用いられている。
【００２３】
シール部５３は、射出成形法を用いて成形されている。なお、コンプレッサハウジング５の第２凹部５６内に上記樹脂材料が充填されて硬化することで、シール部５３がコンプレッサハウジング５の凹部５５から前方に外れることを防止している。
もっとも、本実施形態におけるシール部５３の成形方法は、上記成形方法に限定されず、シール部５３を単体で樹脂材料から成形した後、シール部５３をコンプレッサハウジング５に機械的に接続する構成としてもよい。
【００２４】
続いて、本実施形態におけるターボチャージャ１の動作を説明する。
まず、ターボチャージャ１の過給動作、すなわち、不図示のエンジンから排出される排気ガスの運動エネルギーを利用して、エンジンに空気を過給する動作について説明する。
【００２５】
エンジンの排気口から排出された排気ガスは、タービンハウジング２のガス流入口を介してタービンスクロール流路２１に導入される。排気ガスは、タービンスクロール流路２１内をタービンインペラ７周りで回転するように流動しつつ、タービンインペラ７に導入される。この排気ガスの導入により、タービンインペラ７が回転する。タービンインペラ７を回転させた後、排気ガスはタービンハウジング出口２２から排出され、排気ガス浄化装置によって浄化された後に大気に放出される。
【００２６】
タービンインペラ７は、インペラ軸６を介してコンプレッサインペラ８と一体的に連結されているため、タービンインペラ７が回転することでコンプレッサインペラ８もかいてんする。
コンプレッサインペラ８の回転により、コンプレッサハウジング５の吸気口５１から導入された空気がディフューザ流路４１に送り出される。送り出された空気は、ディフューザ流路４１内を流動することで昇圧される。昇圧された空気は、コンプレッサスクロール流路５２を通ってエンジンの吸気口に供給される。エンジンに圧縮された空気が供給されることで、エンジンの性能を向上させることができる。
以上で、ターボチャージャ１の過給動作が終了する。
【００２７】
次に、ターボチャージャ１に導入されるブローバイガス及びブローバイガスに含まれるオイルの流動について説明する。
【００２８】
吸気口５１の上流側に設けられた不図示の導入口より、オイルセパレータによって液状のオイルが除去されたブローバイガスが導入される。ブローバイガスは、エアクリーナを介して外部から導入された空気と混合され、吸気口５１を介してコンプレッサハウジング５内に導入される。その後、ブローバイガスは、コンプレッサインペラ８によって空気と共に圧縮され、ディフューザ流路４１及びコンプレッサスクロール流路５２を介してエンジンに供給される。エンジンに供給されたブローバイガスは、燃料と共に燃焼される。
【００２９】
ブローバイガスには、オイルセパレータによっても除去できない霧状のオイル（オイルミスト）が含まれている。ブローバイガスがコンプレッサハウジング５内に導入されると、このオイルはコンプレッサインペラ８の翼部、ディフューザ流路４１の内壁及びシール部５３の対向面５４等に付着する。なお、オイルは所定の温度（凡そ１６５℃）になると固化する性質を有する。
【００３０】
ここで、コンプレッサインペラ８は高速で回転していることから、その翼部にオイルが付着しても回転により径方向外側に飛ばされる。よって、オイルはコンプレッサインペラ８の翼部に堆積しない。
また、コンプレッサインペラ８で空気が圧縮され高温となるのであるが、ディフューザ流路４１を形成するシールプレート４及びコンプレッサハウジング５は共に金属材料で形成されており、その熱伝導性が高いことから短時間で放熱し、オイルが固化するほどの温度に到達しない。よって、ディフューザ流路４１の内壁にもオイルは堆積しない。
【００３１】
一方、シール部５３は樹脂材料で形成されていることから、その熱伝導性は低く温度が高く維持されやすい。そのため、シール部５３の対向面５４には、オイルが固化して堆積する傾向がある。
しかし、対向面５４の表面にオイルが付着したとしても、対向面５４には僅かな隙間Ｓを残してコンプレッサインペラ８の対向部８１が近接しているため、付着したオイルはコンプレッサインペラ８によって掻き出され、径方向外側に送り出される。また、対向面５４の全表面に亘りコンプレッサインペラ８が対向している構成となっているため、対向面５４の全面においてオイルが固化して堆積することはない。
また、コンプレッサハウジング５の面部５７は、対向面５４と面一に形成されていることから、コンプレッサインペラ８により掻き出されたオイルは、対向面５４から面部５７に円滑に移動する。
【００３２】
したがって、コンプレッサインペラ８の翼部、ディフューザ流路４１の内壁及びシール部５３の対向面５４等に付着したオイルは下流側に送り出され、コンプレッサスクロール流路５２を介してエンジンに導入され燃焼される。
以上で、ターボチャージャ１に導入されるブローバイガス及びブローバイガスに含まれるオイルの流動が終了する。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、コンプレッサハウジング５に設けられたシール部５３の表面に、オイルが固化して堆積することを防止できるという効果がある。したがって、本実施形態によれば、コンプレッサハウジング５内において空気を流動させる流路の幅が変化しないため、ターボチャージャ１の性能や動作特性を長期に亘り安定化できるという効果がある。
【００３４】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係るターボチャージャ１を、図３を参照して説明する。
図３は、第２の実施形態における第２シール部５３Ａ及びその周辺の拡大図である。図２中の矢印Ｆは前方向を示す。なお、図３において、第１の実施形態の構成要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
本実施形態に係るターボチャージャ１の全体構成及びその過給動作は、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００３６】
図３に示すように、第２シール部５３Ａにおける対向面５４の周縁部５８は、コンプレッサインペラ８の対向部８１から離間する側に向かって傾斜している。よって、周縁部５８と対向部８１との間に形成される第２隙間Ｓ２は、隙間Ｓよりも広くなっている。
また、コンプレッサハウジング５の面部５７は、周縁部５８の表面と面一に形成されている。
【００３７】
続いて、第２シール部５３Ａの表面に付着したオイルの流動について説明する。なお、ブローバイガス自体の流動は第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００３８】
第２シール部５３Ａの対向面５４に付着したオイルは、第１の実施形態と同様に、コンプレッサインペラ８により掻き出されて径方向外側に向かって移動する。対向面５４の外側に向かって移動したオイルは、周縁部５８に付着する。
ここで、コンプレッサインペラ８の回転により、第２隙間Ｓ２では空気が径方向外側に向かって流動している。よって、周縁部５８に付着したオイルは、この空気の流動により吹き飛ばされ、周縁部５８の径方向外側に移動する。したがって、周縁部５８に付着したオイルを効率よくディフューザ流路４１側に送り出すことができる。
【００３９】
また、コンプレッサハウジング５の面部５７は、周縁部５８と面一に形成されていることから、上記空気の流動を阻害せず、オイルを周縁部５８からディフューザ流路４１側に円滑に送り出すことができる。
【００４０】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、第１の実施形態によって得られる効果に加え、第２シール部５３Ａの周縁部５８に付着したオイルを、効率よくディフューザ流路４１側に送り出すことができるという効果がある。
【００４１】
なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは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プロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、隙間Ｓの大きさは０．１ｍｍであるが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、ターボチャージャの性能及び動作特性に合わせて適切な大きさを選択してよい。
【００４３】
また、第１の実施形態では、コンプレッサハウジング５の面部５７はシール部５３の対向面５４と面一に形成されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、図４に示すような構成を採用してもよい。
図４は、第１の実施形態におけるコンプレッサハウジング５の変形例を示す概略図である。
図４に示すように、コンプレッサハウジング５の面部５７は、コンプレッサインペラ８の対向部８１から離間する側に変位している。このような構成によれば、対向部８１の周縁部が振動等によって面部５７に接触する可能性を低減させることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、シール部５３及び第２シール部５３Ａにおける対向面５４の外径は、コンプレッサインペラ８における対向部８１の外径と略同一に形成されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、図５に示すような構成を採用してもよい。
図５は、第１の実施形態におけるシール部５３又は第２の実施形態における第２シール部５３Ａの変形例を示す概略図である。
図５に示すように、シール部５３又は第２シール部５３Ａにおける対向面５４の外径は、対向部８１の外径よりも小さく形成されている。このような構成であっても、対向面５４の全表面に亘りコンプレッサインペラ８が対向しているため、対向面５４に付着したオイルをコンプレッサインペラ８により掻き出して径方向外側に移動させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…ターボチャージャ、５…コンプレッサハウジング、５３…シール部、５３Ａ…第２シール部、５４…対向面、５８…周縁部、８…コンプレッサインペラ（回転翼）、８１…対向部、Ｓ…隙間、Ｓ２…第２隙間
【図１】
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【図２】
2010209847.tif 000004
【図３】
2010209847.tif 000005
【図４】
2010209847.tif 000006
【図５】
2010209847.tif 000007