(57)【要約】  このターボチャージャー（１０）は、タービンホイール（１２）と、コンプレッサーホイール（１３）と、タービンハウジング（３１）に形成され、タービンホイール（１２）の径方向外側で周方向に連続し、タービンホイール（１２）を回転駆動させるガスが流れるスクロール流路（３４）と、を備え、スクロール流路（３４）は、タービンホイール（１２）側の内周内壁面（３４ｃ）がガスの流れ方向に沿って漸次径方向外側に変位しつつ、流路断面積が漸次小さくなるよう形成されている。
2017168629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、
前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールにガスを導くスクロール流路と、を備え、
前記スクロール流路は、前記タービンホイールに近い側の内周内壁面が前記ガスの流れる周方向の下流に向かって漸次径方向外側に変位しつつ、流路断面積が漸次小さくなるよう形成されているターボチャージャー。
【請求項２】
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、をさらに備え、
前記スクロール流路は、前記ガスの流れ方向に沿って前記流路断面積が漸次小さくなるにしたがって、前記スクロール流路の断面中心位置の、前記軸線に沿った方向における前記ノズル流路の径方向外側の位置に対するオフセット寸法が漸次小さくなるよう形成されている請求項１に記載のターボチャージャー。
【請求項３】
前記スクロール流路は、前記ガスの流れ方向に沿った前記径方向外側の外周壁面の前記軸線に対する径方向位置が一定に形成されている請求項２記載のターボチャージャー。
【請求項４】
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジング側に設けられ、前記タービンハウジングに形成されたマウント固定部と前記軸受ハウジングとの間に挟み込まれて保持されたノズルマウントと、を備え、
前記タービンハウジングは、前記マウント固定部から前記ノズル流路に向かって延び、前記ノズルマウントの少なくとも一部を覆うカバー部を備える請求項２又は３に記載のターボチャージャー。
【請求項５】
前記カバー部と前記ノズルマウントとの間に、隙間が形成されている請求項４に記載のターボチャージャー。
【請求項６】
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールによって送り出される前記ガスの排気部と、
前記スクロール流路から前記排気部に熱が逃げるのを抑える断熱部、をさらに備える請求項１に記載のターボチャージャー。
【請求項７】
前記断熱部は、前記タービンハウジングにおいて、前記スクロール流路と前記排気部とを区画するシュラウド部に形成された空隙からなる請求項６に記載のターボチャージャー。
【請求項８】
前記空隙に、断熱材が充填されている請求項７に記載のターボチャージャー。
【請求項９】
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジングと反対側に設けられたノズルプレートと、をさらに備え、
前記断熱部は、前記ノズルプレートと、前記タービンハウジングにおいて前記排気部と前記スクロール流路とを区画するシュラウド部との間に挟み込まれた断熱材からなる請求項６に記載のターボチャージャー。
【請求項１０】
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジングと反対側に設けられたノズルプレートと、をさらに備え、
前記断熱部は、前記ノズルプレートの表面に形成された、断熱材料からなるコーティング層からなる請求項６に記載のターボチャージャー。
【請求項１１】
軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路と、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジング側に設けられ、前記タービンハウジングに形成されたマウント固定部と前記軸受ハウジングとの間に挟み込まれて保持されたノズルマウントをさらに備え、
前記タービンハウジングには、前記マウント固定部から前記ノズル流路に向かって延び、前記ノズルマウントの少なくとも一部を覆うカバー部が設けられているターボチャージャー。
【請求項１２】
軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路と、
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールによって送り出される前記ガスの排気部と、
前記スクロール流路から前記排気部に熱が逃げるのを抑える断熱部と、
を備えるターボチャージャー。
【請求項１３】
前記断熱部は、前記タービンハウジングにおいて、前記スクロール流路と前記排気部とを区画するシュラウド部に形成された空隙からなる請求項１２に記載のターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターボチャージャーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーにおいては、タービンホイールの径方向外側からタービンホイールに流れ込むノズル流路の開口面積を変化可能とすることで、タービンホイールに供給するガスの流量を可変とした、可変容量型のターボチャージャーが知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、タービンホイールの径方向外側に設けられ、タービンホイールに排気ガスを供給するスクロール流路の断面積を大きくすることで、効率を高める構成が開示されている。この構成では、可変容量型のターボチャージャーにおいて、可変ノズル機構のノズルプレートをスクロール流路に面するようにスクロールの内周側壁面の一部を形成することで、タービンケーシングの一部を不要とし、スクロール流路の断面積を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２７５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のようなターボチャージャーにおけるスクロール流路は、一般に、排気ガスが最大流量で入ってきたときに制限することなく流せるような大きさで形成されている。しかし、大きいスクロール流路の場合、内壁面の表面積が増えて放熱が大きくなってしまう。特に、排気ガスが小流量の場合に、排気ガスから熱が奪われると、熱損失による効率低下量が相対的に大きくなってしまう。
この発明は、排気ガスの放熱を抑えて、過給効率を高めることのできるターボチャージャー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】
【０００６】
この発明に係る第一態様によれば、ターボチャージャーは、軸線に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、を備えている。ターボチャージャーは、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールにガスを導くスクロール流路と、を更に備えている。前記スクロール流路は、前記タービンホイールに近い側の内周内壁面が前記ガスの流れる周方向の下流に向かって漸次径方向外側に変位しつつ、流路断面積が漸次小さくなるよう形成されている。
一般に、ターボチャージャーにおけるタービンのスクロール流路は、ガスの流れ方向下流側に向かうほど、流路の断面中心及びタービンホイール側の内周内壁面が径方向内側に寄っていくようにして渦巻き状に形成されている。さらに、スクロール流路を流れるガスは、自由渦である。そのため、スクロール流路を半径位置の外側から入ってきたガスは、径方向内側に行くほど流速が上がる。
これに対し、上記構成によれば、スクロール流路は、ガスの流れ方向の下流側に行くほど、軸線に対して流路の断面中心が径方向外側に離れて位置することとなる。そのため、スクロール流路を流れるガスの流速を下げることができる。このようにガスの流速が下がることで、レイノルズ数が下がって、熱伝達率を低減することができる。したがって、ガスの放熱を抑えて、過給効率を高めることができる。【０００７】
この発明に係る第二態様によれば、ターボチャージャーは、第一態様において、前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路を備えてもよい。ターボチャージャーは、前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーン、をさらに備えていてもよい。前記スクロール流路は、前記ガスの流れ方向下流側に向かって前記流路断面積が漸次小さくなるにしたがって、前記スクロール流路の断面中心位置の、前記軸線に沿った方向における前記ノズル流路の径方向外側の位置に対するオフセット寸法が漸次小さくなるよう形成されているようにしてもよい。
これにより、スクロール流路は、ガスの流れ方向の下流側に行くほど流路断面積が小さくなる一方で、軸線方向におけるノズル流路に対するオフセット寸法が小さくなるので、ガスは、スクロール流路からノズル流路に向かって、径方向内側にダイレクトに流れるようになる。これにより、スクロール流路からノズル流路に向かって流れるガスが、ノズル流路の周囲の部材と接触する面積を抑えることができるので、放熱量を抑えることができる。【０００８】
この発明に係る第三態様によれば、ターボチャージャーは、第二態様において、前記スクロール流路は、前記ガスの流れ方向で前記径方向外側の外周壁面の前記軸線に対する径方向位置が一定に形成されているようにしてもよい。
これにより、ターボチャージャーが大型化するのを抑えつつ、スクロール流路からの放熱量を抑え、過給効率を高めることができる。【０００９】
この発明に係る第四態様によれば、ターボチャージャーは、第二又は第三態様において、前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジング側に設けられ、前記タービンハウジングに形成されたマウント固定部と前記軸受ハウジングとの間に挟み込まれて保持されたノズルマウントと、を備えている。前記タービンハウジングは、前記マウント固定部から前記ノズル流路に向かって延び、前記ノズルマウントの少なくとも一部を覆うカバー部を備えていてもよい。
このような構成によれば、タービンハウジングに設けられたカバー部によって、ノズルマウントの少なくとも一部を覆うことで、スクロール流路内を流れるガスの熱エネルギーが、ノズルマウントを介して軸受ハウジング側に逃げるのを抑えることができる。【００１０】
この発明に係る第五態様によれば、ターボチャージャーは、第四態様において、前記カバー部と前記ノズルマウントとの間に、隙間が形成されているようにしてもよい。
このような構成によれば、カバー部とノズルマウントの間の隙間により、スクロール流路内を流れるガスの熱エネルギーが、ノズルマウントを介して軸受ハウジング側に逃げるのを、さらに確実に抑えることができる。【００１１】
この発明に係る第六態様によれば、ターボチャージャーは、第一態様において、前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールによって送り出される前記ガスの排気部と、前記スクロール流路から前記排気部に熱が逃げるのを抑える断熱部と、をさらに備えるようにしてもよい。
これにより、断熱部によって、タービンホイールを経ずに、スクロール流路から排気部に排気ガスの熱エネルギーが逃げてしまうのを抑えることができる。【００１２】
この発明の第七態様によれば、ターボチャージャーは、第六態様において、前記断熱部は、前記タービンハウジングにおいて、前記スクロール流路と前記排気部とを区画するシュラウド部に形成された空隙からなるようにしてもよい。
これにより、シュラウド部を形成する材料よりも熱伝導率の低い空隙（空気）からなる断熱部によって、スクロール流路から排気部に、排気ガスの熱エネルギーが逃げてしまうのを抑えることができる。【００１３】
この発明の第八態様によれば、ターボチャージャーは、第七態様において、前記空隙に、断熱材が充填されているようにしてもよい。
このように、空隙に断熱材を充填することで、排気ガスの熱エネルギーが逃げるのを、より確実に抑えることができる。【００１４】
この発明の第九態様によれば、ターボチャージャーは、第六態様において、前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、を備えていてもよい。ターボチャージャーは、前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジングと反対側に設けられたノズルプレートと、をさらに備えていてもよい。前記断熱部は、前記ノズルプレートと、前記タービンハウジングにおいて前記排気部と前記スクロール流路とを区画するシュラウド部との間に挟み込まれた断熱材からなるようにしてもよい。
これによりスクロール流路に面するシュラウド部からノズルプレートに伝わる熱を抑え、スクロール流路における放熱を抑えることができる。【００１５】
この発明の第十態様によれば、ターボチャージャーは、第六態様において、前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路を備えていても良い。ターボチャージャーは、前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジングと反対側に設けられたノズルプレートと、をさらに備えていてもよい。前記断熱部は、前記ノズルプレートの表面に形成された、断熱材料からなるコーティング層からなるようにしてもよい。
これにより、スクロール流路に面するシュラウド部からノズルプレートに伝わる熱を抑え、スクロール流路における放熱を抑えることができる。【００１６】
この発明の第十一態様によれば、ターボチャージャーは、軸線に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、を備えている。ターボチャージャーは、前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、を更に備えている。ターボチャージャーは、前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路を更に備えている。ターボチャージャーは、前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路を更に備えている。ターボチャージャーは、前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジング側に設けられ、前記タービンハウジングに形成されたマウント固定部と前記軸受ハウジングとの間に挟み込まれて保持されたノズルマウントをさらに備えている。前記タービンハウジングは、前記マウント固定部から前記ノズル流路に向かって延び、前記ノズルマウントの少なくとも一部を覆うカバー部が設けられている。
このような構成によれば、タービンハウジングに設けられたカバー部によって、ノズルマウントの少なくとも一部を覆うことで、スクロール流路内を流れるガスの熱エネルギーが、ノズルマウントを介して軸受ハウジング側に逃げるのを抑えることができる。【００１７】
この発明の第十二態様によれば、ターボチャージャーは、軸線に沿って延びる回転軸と、前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、を備えている。ターボチャージャーは、前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、前記タービンホイールを収容するタービンハウジングを更に備えている。ターボチャージャーは、前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールを回転駆動させるガスが流れるスクロール流路を更に備えている。ターボチャージャーは、前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールによって送り出される前記ガスの排気部を更に備えている。ターボチャージャーは、前記スクロール流路から前記排気部に熱が逃げるのを抑える断熱部を更に備えている。
これにより、断熱部によって、タービンホイールを経ずに、スクロール流路から排気部に、排気ガスの熱エネルギーが逃げてしまうのを抑えることができる。【００１８】
この発明の第十三様によれば、ターボチャージャーは、第十二態様において、前記断熱部は、前記タービンハウジングにおいて、前記スクロール流路と前記排気部とを区画するシュラウド部に形成された空隙からなるようにしてもよい。
これにより、シュラウド部に空隙を設けることで、排気ガスの熱エネルギーが逃げるのを、より確実に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述したターボチャージャーによれば、排気ガスの放熱を抑えて、過給効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施形態に係るターボチャージャーの全体構成を示す断面図である。
【図２】上記ターボチャージャーを構成するタービンホイールの周辺の構成を示す断面図である。
【図３】上記ターボチャージャーのタービンを構成するスクロール流路の概略形状を示す図である。
【図４】図３における断面Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃの各位置におけるスクロール流路の形状を示す断面図である。
【図５】この発明の実施形態に係るターボチャージャーの断熱部の変形例を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態に係るターボチャージャーの断熱部の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、この発明の実施形態に係るターボチャージャーの全体構成を示す断面図である。
図１に示すように、この実施形態のターボチャージャー１０は、ターボチャージャー本体１１と、コンプレッサー１７と、タービン３０と、を備えている。このターボチャージャー１０は、例えば、回転軸１４が水平方向に延在するような姿勢で自動車等にエンジンの補機として搭載される。
【００２２】
ターボチャージャー本体１１は、回転軸１４と、軸受１５Ａ，１５Ｂと、軸受ハウジング１６と、を備えている。
【００２３】
軸受ハウジング１６は、ブラケット（図示せず）、コンプレッサー１７、タービン３０等を介して車体等に支持される。軸受ハウジング１６は、その一端側に開口部１６ａを有し、その他端側に開口部１６ｂを有している。
軸受１５Ａ，１５Ｂは、軸受ハウジング１６の内部に設けられている。軸受１５Ａ，１５Ｂは、回転軸１４を中心軸Ｃ回りに回転自在に支持する。
回転軸１４の第一端部１４ａ、第二端部１４ｂは、開口部１６ａ，１６ｂを通して軸受ハウジング１６の外部に突出している。
【００２４】
コンプレッサー１７は、軸受ハウジング１６の他端側に設けられている。コンプレッサー１７は、コンプレッサーホイール１３と、コンプレッサーハウジング１８と、を備えている。
コンプレッサーホイール１３は、軸受ハウジング１６の外部で、回転軸１４の第二端部１４ｂに設けられている。コンプレッサーホイール１３は、回転軸１４と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。
コンプレッサーハウジング１８は、軸受ハウジング１６の他端側に連結されている。コンプレッサーハウジング１８は、コンプレッサーホイール１３を内部に収容している。
【００２５】
タービン３０は、軸受ハウジング１６の一端側に設けられている。タービン３０は、タービンハウジング３１と、タービンホイール１２と、を備えている。
【００２６】
図２は、ターボチャージャーを構成するタービンホイールの周辺の構成を示す断面図である。図３は、タービンを構成するスクロール流路の概略形状を示す図である。
図２に示すように、タービンハウジング３１は、軸受ハウジング１６の一端側に連結されている。タービンハウジング３１は、タービンホイール１２を内部に収容している。
タービンハウジング３１は、ガス導入部３２（図３参照）と、スクロール流路３４と、ノズル流路３５と、排気部３６と、を備えている。
【００２７】
図３に示すように、ガス導入部３２は、エンジン（図示無し）から排出される排気ガスをスクロール流路３４に送り込む。
スクロール流路３４は、ガス導入部３２に連続して、タービンホイール１２の径方向外側で周方向に連続して形成されている。スクロール流路３４は、タービンホイール１２を回転駆動させる排気ガスが周方向に流れる流路を形成する。
【００２８】
図２に示すように、ノズル流路３５は、タービンハウジング３１において軸受ハウジング１６に対向する側に形成されている。このノズル流路３５は、周方向全周にわたって、スクロール流路３４とタービンホイール１２とを径方向に連通するよう形成されている。
【００２９】
排気部３６は、タービンホイール１２から排出される排気ガスが流れる。排気部３６は、タービンホイール１２の外周部から、回転軸１４の中心軸Ｃ方向に沿ってターボチャージャー本体１１から離間する方向に連続して形成されている。
【００３０】
タービンホイール１２は、回転軸１４の第一端部１４ａに一体に設けられている。タービンホイール１２は、回転軸１４と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。
【００３１】
タービンホイール１２は、ディスク２２と、ブレード２３と、を備える。
ディスク２２は、中心軸Ｃ方向に一定長を有し、回転軸１４の第一端部１４ａに固定されている。ディスク２２は、径方向外側に延びる円盤状をなし、中心軸Ｃ方向の一方側に、ディスク面２２ｆを有している。ディスク面２２ｆは、径方向外側に向かうにしたがって、中心軸Ｃ方向一方側の排気部３６（図２参照）側から中心軸Ｃ方向の他方側の軸受ハウジング１６側に漸次向かう湾曲面により形成されている。
ブレード２３は、ディスク面２２ｆに、中心軸Ｃ回りの周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
【００３２】
このようなタービン３０において、ガス導入部３２から流れ込んだ排気ガスは、スクロール流路３４に沿ってタービンホイール１２の外周側を周方向に沿って流れる。このように周方向に沿って流れる排気ガスは、ノズル流路３５を通って径方向内側に流れ、タービンホイール１２のブレード２３に当たることで、タービンホイール１２が回転駆動される。タービンホイール１２を経た排気ガスは、タービンホイール１２の内周側から排気部３６内に排出される。
【００３３】
ノズル流路３５は、このノズル流路３５を通してスクロール流路３４からタービンホイール１２に供給する排気ガスの量を調整する可変ベーン機構５０を備えている。
可変ベーン機構５０は、ノズルマウント５１と、ノズルプレート５２と、ベーン５３と、駆動部５５と、を備えている。
【００３４】
ノズルマウント５１は、ノズル流路３５の軸受ハウジング１６側に設けられ、中心軸Ｃに直交する面内に位置する円環プレート状をなしている。
ノズルプレート５２は、ノズル流路３５においてノズルマウント５１と反対側に、ノズルマウント５１と間隔を空けて設けられている。これらノズルマウント５１とノズルプレート５２との間が、ノズル流路３５とされている。
ノズルマウント５１の径方向内側には、回転軸１４の第一端部１４ａの外周部の隙間を塞ぐバックプレート４１が設けられている。
【００３５】
ベーン５３は、板状で、ノズルマウント５１とノズルプレート５２との間に設けられている。ベーン５３は、周方向に連続するノズル流路３５において、周方向に間隔を空けて複数が設けられている。各ベーン５３は、ノズルマウント５１を中心軸Ｃ方向に貫通するシャフト５４によって、シャフト５４の中心軸回りに回転自在に支持されている。
【００３６】
駆動部５５は、ノズルマウント５１から軸受ハウジング１６側に突出したシャフト５４を回転させることによって、ベーン５３の角度を調整する。駆動部５５は、ノズルマウント５１に対し、軸受ハウジング１６側に設けられている。駆動部５５は、ドライブリング５６と、リンクアーム５７と、を備えている。
【００３７】
ドライブリング５６は、円環状で、シャフト５４よりも径方向外周側に設けられている。ドライブリング５６は、アクチュエータ（図示無し）等によって、その周方向に旋回可能に設けられている。
【００３８】
リンクアーム５７は、各シャフト５４のそれぞれに連結されている。各リンクアーム５７は、一端がシャフト５４に連結され、他端がドライブリング５６に回動自在に連結されている。リンクアーム５７は、ドライブリング５６が回転すると、シャフト５４を中心として回動し、これによって、周方向に複数設けられたベーン５３の角度がシャフト５４の中心軸回りに変わる。
ベーン５３の角度が変わると、周方向で互いに隣り合うベーン５３の隙間が増減し、これによってノズル流路３５を通ってタービンホイール１２に送り込まれる排気ガスの量（導入量）が調整される。
【００３９】
この実施形態において、スクロール流路３４は、タービンハウジング３１の径方向外側に向かって膨出したスクロール形成部３１ｓ（図２参照）内に形成されている。図３に示すように、スクロール形成部３１ｓは、タービンハウジング３１の周方向に連続して形成され、その内部にスクロール流路３４が形成されている。スクロール流路３４は、タービンハウジング３１の周方向に連続する流路軸方向に沿って、ガス導入部３２から離間するにしたがってその内径が漸次縮小するように形成されている。
【００４０】
図４は、図３における断面Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃの各位置におけるスクロール流路の形状を示す断面図である。
図４に示すように、スクロール流路３４は、中心軸Ｃ（図２参照）にほぼ平行な外周内壁面３４ａと、ノズルプレート５２に対し、軸受ハウジング１６とは反対側に形成された、半円凹状に湾曲した湾曲内壁面３４ｂと、湾曲内壁面３４ｂの径方向内側の端部に連続する内周内壁面３４ｃと、を有している。
【００４１】
図３、図４に示すように、スクロール流路３４は、ガスの流れ方向に延びる径方向外側の外周内壁面３４ａの中心軸Ｃに対する径方向位置が一定に形成されている。これに対し、スクロール流路３４は、ガス導入部３２から離間するにしたがって、内周内壁面３４ｃが、漸次径方向外側に位置するよう、ガスの流れ方向に沿って位置が変位して形成される。これによって、外周内壁面３４ａと内周内壁面３４ｃとの径方向における距離、すなわち湾曲内壁面３４ｂの曲率半径が漸次小さくなるよう形成されている。
【００４２】
すると、スクロール流路３４の上流側から下流側に向かって、例えば３個所の断面Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃについて比較すると、スクロール流路３４の断面Ｄａにおける断面中心Ｃｒａ、断面ＤｂにおけるＣｒｂ、断面ＤｃにおけるＣｒｃの位置は、ガス導入部３２から離間するにしたがって、径方向外側に変位している。また、スクロール流路３４の断面中心Ｃｒａ，Ｃｒｂ，Ｃｒｃの位置は、ガスの流れ方向下流側に向かって、中心軸Ｃ方向において軸受ハウジング１６側に変位している。言い換えると、スクロール流路３４の断面中心Ｃｒａ，Ｃｒｂ，Ｃｒｃの位置は、ガスの流れ方向下流側に向かって、中心軸Ｃ方向におけるノズル流路３５の径方向外側の位置Ｐからのオフセット量が少なくなるように変位している。これにより、ガスの流れ方向下流側にいくほど、スクロール流路３４は、ノズル流路３５に対して径方向外側に位置し、スクロール流路３４からノズル流路３５に対する排気ガスの流れがスムーズなものとなる。
【００４３】
ノズルマウント５１は、その外周端部５１ｓが、軸受ハウジング１６の外周部に形成された固定部１６ｔと、タービンハウジング３１の外周部に形成されたマウント固定部３１ｔとの間に、挟み込まれている。タービンハウジング３１には、マウント固定部３１ｔから径方向内側に延びるカバー部６０が形成されている。このカバー部６０において、スクロール流路３４に面するスクロール側面６０ｆは、スクロール流路３４の外周内壁面３４ａに連続し、径方向内側に漸次向かう湾曲面によって形成されている。
カバー部６０は、径方向内側の先端部６０ｓが、ベーン５３と干渉しない位置に設定されている。
【００４４】
カバー部６０のノズルマウント５１側の裏面６０ｒと、ノズルマウント５１との間には、隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは、例えばノズルマウント５１においてカバー部６０に対向され、凹部６２を形成することで確保することができる。
【００４５】
タービンハウジング３１において、スクロール流路３４と排気部３６とを区画するシュラウド部３８には、スクロール流路３４からシュラウド部３８を通して熱が逃げるのを抑える断熱部７０が形成されている。このシュラウド部３８は、スクロール流路３４の内周内壁面３４ｃ及び排気部３６を形成し、その端部３８ａが、ノズルプレート５２に対向するよう位置している。
【００４６】
この実施形態において、断熱部７０は、スクロール流路３４の内周内壁面３４ｃと、排気部３６との間において、シュラウド部３８に空隙７１を形成することで形成されている。断熱部７０を形成する空隙７１は、シュラウド部３８の端部３８ａにおいて、ノズルプレート５２に対向する側から、ノズルプレート５２から離間する方向に延びるスリット状に形成されている。この断熱部７０は、中心軸Ｃを中心とする環状に形成されている。
空隙７１には、例えば、断熱材を充填するようにしてもよい。ここで用いる断熱材は、タービンハウジング３１よりも熱伝導率が低い材料から形成されている。具体的には、例えば常温で熱伝導率０．１Ｗ／ｍ／Ｋ以下の、断熱材料や遮熱材料によって形成することができる。このような材料としては、例えば、セラミック系材料、シリカ系材料等からなる多孔質体やシート材を用いることができる。さらに、このような材料を、金属製のネットで覆うことで断熱材を形成してもよい。
【００４７】
上述した実施形態のターボチャージャー１０によれば、スクロール流路３４は、ガスの流れ方向の下流側に行くほど、流路の断面中心ＣｒａからＣｒｃが径方向外側に離れて位置することとなる。すると、ガスの流れ方向下流側にいくほど、スクロール流路３４からタービンホイール１２までの径方向の距離が離れる。このようにして、スクロール流路３４が径方向外側に離れて位置するほど、自由渦となるガスの流速を低下させることができる。これにより、スクロール流路３４を流れるガスのレイノルズ数を低下させることができる。そのため、スクロール形成部３１ｓへの熱伝達率を低下させることができ、ガスの放熱量を減少させることができる。その結果、ガスの放熱を抑えて、過給効率を高めることができる。
【００４８】
また、スクロール流路３４は、ガスの流れ方向の下流側に行くほど流路断面積が小さくなる一方で、中心軸Ｃ方向におけるノズル流路３５に対するオフセット寸法が小さくなるので、ガスは、スクロール流路３４からノズル流路３５に向かって、径方向内側にダイレクトに流れるようになる。これにより、スクロール流路３４からノズル流路３５に向かって流れるガスが、ノズルプレート５２等、ノズル流路３５の周囲の部材と接触する面積を抑えることができるので、放熱量を抑えることができる。
【００４９】
さらに、スクロール流路３４は、ガスの流れ方向で径方向外側の外周内壁面３４ａの中心軸Ｃに対する径方向位置が一定に形成されている。これにより、ターボチャージャー１０が大型化するのを抑えつつ、スクロール流路３４からの放熱量を抑え、過給効率を高めることができる。
【００５０】
また、タービンハウジング３１に設けられたカバー部６０によって、ノズルマウント５１の少なくとも一部を覆うことで、スクロール流路３４内を流れるガスの熱エネルギーが、ノズルマウント５１を介して軸受ハウジング１６側に逃げるのを抑えることができる。
さらに、カバー部６０とノズルマウント５１との間に、隙間Ｓを形成することで、スクロール流路３４内を流れるガスの熱エネルギーが、ノズルマウント５１を介して軸受ハウジング１６側に逃げることを、さらに確実に抑えることができる。
【００５１】
さらに、ターボチャージャー１０は、スクロール流路３４から排気部３６に熱が逃げるのを抑える断熱部７０を備えている。この断熱部７０によって、タービンホイール１２を経ずに、スクロール流路３４から排気部３６側に、排気ガスの熱エネルギーが逃げてしまうのを抑えることができる。
ここで、断熱部７０は、タービンハウジング３１において、スクロール流路３４と排気部３６とを区画するシュラウド部３８に形成された空隙７１からなる。これにより、シュラウド部３８を形成する材料よりも熱伝導率の低い空隙７１（空気）からなる断熱部７０によって、スクロール流路３４から排気部３６側に、排気ガスの熱エネルギーが逃げてしまうのを抑えることができる。
さらに、空隙７１に断熱材を充填すれば、排気ガスの熱エネルギーが逃げるのを、より確実に抑えることができる。
【００５２】
（実施形態の変形例）
上記実施形態では、断熱部７０として、空隙７１を形成するようにしたが、これに限るものではない。
例えば、図５に示すように、断熱部７０として、ノズルプレート５２と、シュラウド部３８との間に、断熱材７３を挟み込むようにしてもよい。
これによりスクロール流路３４に面するシュラウド部３８からノズルプレート５２に伝わる熱を抑え、スクロール流路３４における放熱を抑えることができる。
【００５３】
また、図６に示すように、断熱部７０として、ノズルプレート５２の表面に、断熱性能を有するセラミックス系材料等の断熱材料からなるコーティング層７４を形成するようにしてもよい。
これにより、スクロール流路３４に面するシュラウド部３８からノズルプレート５２に伝わる熱を抑え、スクロール流路３４における放熱を抑えることができる。コーティング層７４は、ノズルプレート５２の全面ではなく、ノズルプレート５２とシュラウド部３８との接する部分のみに局所的に設けても良い。
【００５４】
（その他の実施形態）
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
例えば、上記したような、ガスの流れ方向に沿って内周内壁面３４ｃが漸次径方向外側に変位しつつ、流路断面積が漸次小さくなるスクロール流路３４の形状、カバー部６０、断熱部７０は、その全てを備えることが必須ではなく、少なくともその一つを備えていればよい。
【００５５】
また、ターボチャージャー１０のターボチャージャー本体１１、コンプレッサー１７、タービン３０等の各部の構成については、上記に例示したものに限らず、他の構成に変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明は、ターボチャージャーに適用可能である。この発明によれば、スクロール流路を、内周内壁面がガスの流れ方向に沿って漸次径方向外側に変位しつつ、流路断面積が漸次小さくなるよう形成とすることで、ガスの放熱を抑えて、過給効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ターボチャージャー
１１  ターボチャージャー本体
１２  タービンホイール
１３  コンプレッサーホイール
１４  回転軸
１４ａ  第一端部
１４ｂ  第二端部
１５Ａ，１５Ｂ  軸受
１６  軸受ハウジング
１６ａ  開口部
１６ｂ  開口部
１６ｔ  固定部
１７  コンプレッサー
１８  コンプレッサーハウジング
２２  ディスク
２２ｆ  ディスク面
２３  ブレード
３０  タービン
３１  タービンハウジング
３１ｓ  スクロール形成部
３１ｔ  マウント固定部
３２  ガス導入部
３４  スクロール流路
３４ａ  外周内壁面
３４ｂ  湾曲内壁面
３４ｃ  内周内壁面
３５  ノズル流路
３６  排気部
３８  シュラウド部
３８ａ  端部
４１  バックプレート
５０  可変ベーン機構
５１  ノズルマウント
５１ｓ  外周端部
５２  ノズルプレート
５３  ベーン
５４  シャフト
５５  駆動部
５６  ドライブリング
５７  リンクアーム
６０  カバー部
６０ｆ  スクロール側面
６０ｒ  裏面
６０ｓ  先端部
６２  凹部
７０  断熱部
７１  空隙
７３  断熱材
７４  コーティング層
Ｃ  中心軸（軸線）
Ｓ  隙間
【図１】
2017168629.tif 000003
【図２】
2017168629.tif 000004
【図３】
2017168629.tif 000005
【図４】
2017168629.tif 000006
【図５】
2017168629.tif 000007
【図６】
2017168629.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月29日(2016.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸の第一端部側に設けられたタービンホイールと、
前記回転軸の第二端部側に設けられたコンプレッサーホイールと、
前記タービンホイールを収容するタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールの径方向外側で周方向に連続し、前記タービンホイールにガスを導くスクロール流路と、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジング側に設けられ、前記タービンハウジングに形成されたマウント固定部と前記軸受ハウジングとの間に挟み込まれて保持されたノズルマウントと、
を備え、
前記スクロール流路は、前記タービンホイールに近い側の内周内壁面が前記ガスの流れる周方向の下流に向かって漸次径方向外側に変位しつつ、流路断面積が漸次小さくなるよう形成され、前記ガスの流れ方向に沿って前記流路断面積が漸次小さくなるにしたがって、前記スクロール流路の断面中心位置の、前記軸線に沿った方向における前記ノズル流路の径方向外側の位置に対するオフセット寸法が漸次小さくなるよう形成され、
前記タービンハウジングは、前記マウント固定部から前記ノズル流路に向かって延び、前記ノズルマウントの少なくとも一部を覆うカバー部を備えているターボチャージャー。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記スクロール流路は、前記ガスの流れ方向に沿った前記径方向外側の外周壁面の前記軸線に対する径方向位置が一定に形成されている請求項１記載のターボチャージャー。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記カバー部と前記ノズルマウントとの間に、隙間が形成されている請求項１又は３に記載のターボチャージャー。
【請求項６】
前記タービンハウジングに形成され、前記タービンホイールによって送り出される前記ガスの排気部と、
前記スクロール流路から前記排気部に熱が逃げるのを抑える断熱部、をさらに備える請求項１、３，５の何れか一項に記載のターボチャージャー。
【請求項７】
前記断熱部は、前記タービンハウジングにおいて、前記スクロール流路と前記排気部とを区画するシュラウド部に形成された空隙からなる請求項６に記載のターボチャージャー。
【請求項８】
前記空隙に、断熱材が充填されている請求項７に記載のターボチャージャー。
【請求項９】
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジングと反対側に設けられたノズルプレートと、をさらに備え、
前記断熱部は、前記ノズルプレートと、前記タービンハウジングにおいて前記排気部と前記スクロール流路とを区画するシュラウド部との間に挟み込まれた断熱材からなる請求項６に記載のターボチャージャー。
【請求項１０】
前記回転軸を回転可能に支持する軸受ハウジングと、
前記スクロール流路から径方向内側に前記ガスを導き、前記タービンホイールに前記ガスを供給するノズル流路と、
前記ノズル流路に設けられ、前記ノズル流路における前記ガスの導入量を調整するベーンと、
前記ノズル流路に対して前記軸受ハウジングと反対側に設けられたノズルプレートと、をさらに備え、
前記断熱部は、前記ノズルプレートの表面に形成された、断熱材料からなるコーティング層からなる請求項６に記載のターボチャージャー。
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【国際調査報告】
2017168629.tif 000009
2017168629.tif 000010
2017168629.tif 000011
2017168629.tif 000012