(57)【要約】コンプレッサホイールは、コンプレッサホイール本体と、コンプレッサホイール本体の背面の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層と、を備える。
2019130405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサホイール本体と、
前記コンプレッサホイール本体の背面の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層と、を備える
コンプレッサホイール。
【請求項２】
前記コンプレッサホイール本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とする
請求項１に記載のコンプレッサホイール。
【請求項３】
前記断熱コーティング層は、前記コンプレッサホイールの軸線方向に直交する方向において、前記コンプレッサホイール本体の前記背面の外形寸法の２／３よりも外側の位置に設けられる
請求項１又は２に記載のコンプレッサホイール。
【請求項４】
前記コンプレッサホイール本体の前記背面は、前記コンプレッサホイールが回転軸に取り付けられた際に前記回転軸の係止部に当接する当接部を含む平坦面を含み、
前記断熱コーティング層は、前記背面のうちの前記平坦面を除いた全面にわたり設けられる
請求項１又は２に記載のコンプレッサホイール。
【請求項５】
前記断熱コーティング層は、樹脂を材料とする
請求項１乃至４の何れか１項に記載のコンプレッサホイール。
【請求項６】
前記断熱コーティング層は、２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率である
請求項１乃至５の何れか１項に記載のコンプレッサホイール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のコンプレッサホイールと、
長手方向を有し、前記長手方向の一端が前記コンプレッサホイールに形成された貫通孔に前記コンプレッサホイールの前記背面の側から挿通されるとともに、前記コンプレッサホイールの前記背面に当接する係止部を有する回転軸と、
前記回転軸の前記一端に係止される係止部材であって、前記係止部材と前記係止部とにより前記コンプレッサホイールを挟持する係止部材と、
前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーと、を備える
過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コンプレッサホイールおよび該コンプレッサホイールを備える過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機には、例えば自動車や船舶などのエンジン（内燃機関）の出力の向上を目的として、エンジンを過給するターボチャージャがある。該ターボチャージャは、エンジンから排出される高温の排ガスのエネルギを利用して、タービンホイールとタービンホイールに回転軸を介して接続されるコンプレッサホイールとを回転させることで、コンプレッサホイールにより空気などの気体を圧縮して圧縮空気をエンジンに供給する（過給する）ものである。【０００３】
このようなターボチャージャのコンプレッサホイールは、高強度であり高い剛性を有することと、エネルギ損失の低減を図るために軽量であることが要求されている。また、コンプレッサホイールは、エンジンから排出される高温の排ガスにさらされるタービンホイールに比べて、耐熱強度を要求されていないので上述した要求を満たすために、アルミニウム合金が材料として広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１５１７９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、エンジンの小型化、高出力化の要求に応えるべく、ターボチャージャのより高速な回転が要求されている。しかしながら、コンプレッサホイールの回転数を増加させると、空気の圧縮による発熱量が増加して、回転中におけるコンプレッサホイールの温度が高温になる。また、コンプレッサホイールの回転数を増加させると、コンプレッサホイールの遠心応力が増加する。このため、コンプレッサホイールの回転数を増加させると、コンプレッサホイールのクリープ損傷が顕著になり、コンプレッサホイールが破損する虞が高まる。また、コンプレッサホイールは、回転軸が挿通された状態でナットの螺合により締結されているが、高温環境下において高い遠心力を受け続けると、コンプレッサホイールはクリープ変形により回転軸の軸方向に縮んでコンプレッサホイールを締結する締結力が低下する虞がある。そして、締結力の低下はコンプレッサホイールの効率の低下や破損を招く虞がある。【０００６】
なお、特許文献１には、コンプレッサ羽根車（コンプレッサホイール）を覆うようにＮｉ−Ｐ系合金の無電解めっき被膜が設けられることが開示されているが、該無電解めっき被膜は、コンプレッサ羽根車に発生する排ガス中に含まれる液滴などのエロ―ジョン（浸食）対策を目的とするものであり、上述した課題の解決に寄与するものではない。【０００７】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、コンプレッサホイールの温度上昇を抑制することができ、コンプレッサホイールのクリープ損傷や締結力の低下を抑制可能なコンプレッサホイール、および該コンプレッサホイールを備える過給機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるコンプレッサホイールは、
コンプレッサホイール本体と、
前記コンプレッサホイール本体の背面の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層と、を備える。【０００９】
本発明者らは、鋭意検討の結果、コンプレッサホイールの温度上昇の原因は、コンプレッサホイールを高速回転させた際に、コンプレッサホイールとコンプレッサホイールの背面周りの空気との摩擦により生じる熱が、コンプレッサホイールの背面から入熱することであるということを見出した。【００１０】
上記（１）の構成によれば、コンプレッサホイールは、コンプレッサホイール本体と、コンプレッサホイール本体の背面の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層と、を備えている。このため、コンプレッサホイールを高速回転させて、コンプレッサホイールとコンプレッサホイールの背面周りの空気との摩擦により生じる熱により、コンプレッサホイールの背面周りの空気が非常に高温になった場合であっても、断熱コーティング層によりコンプレッサホイール本体の背面からの入熱を低減することができる。そして、コンプレッサホイール本体の背面からの入熱を低減することで、コンプレッサホイール本体の温度上昇を抑制することができるため、コンプレッサホイールのクリープ損傷や締結力の低下を抑制することができる。【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記コンプレッサホイール本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とする。【００１２】
上記（２）の構成によれば、コンプレッサホイール本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料としているので、例えば鉄などの他の材料に比べて重量を軽くすることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とするため、コンプレッサホイール本体の温度が例えば２００℃を超える高温になると、クリープ損傷や締結力の低下が顕著になり、コンプレッサホイール本体が破損する虞があるが、上述したように断熱コーティング層によりコンプレッサホイール本体の温度上昇を抑制することで、コンプレッサホイール本体が破損することを防止することができる。【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記断熱コーティング層は、前記コンプレッサホイールの軸線方向に直交する方向において、前記コンプレッサホイール本体の前記背面の外形寸法の２／３よりも外側の位置に設けられる。【００１４】
上記（３）の構成によれば、コンプレッサホイール本体の背面の外形寸法の２／３よりも外側の位置は、コンプレッサホイールの背面周りの空気からの入熱による温度上昇が顕著な部分であり、当該部分に断熱コーティング層を設けることで、コンプレッサホイール本体の背面からの入熱を効果的に低減することができる。【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記コンプレッサホイール本体の前記背面は、前記コンプレッサホイールが回転軸に取り付けられた際に前記回転軸の係止部に当接する当接部を含む平坦面を含み、
前記断熱コーティング層は、前記背面のうちの前記平坦面を除いた全面にわたり設けられる。【００１６】
上記（４）の構成によれば、コンプレッサホイールの背面周りの空気からの入熱による温度上昇が顕著な部分だけでなく、背面のうちの平坦面を除いた全面にわたり断熱コーティング層を設けることで、コンプレッサホイール本体の背面からの入熱を確実に低減することができる。【００１７】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、
前記断熱コーティング層は、樹脂を材料とする。【００１８】
上記（５）の構成によれば、断熱コーティング層に断熱性に優れるとともに比較的安価で入手しやすい樹脂材料が使用される。【００１９】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の構成において、
前記断熱コーティング層は、２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率である。【００２０】
上記（６）の構成によれば、断熱コーティング層は２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率であるので、コンプレッサホイール本体の背面からの入熱を効果的に低減することができる。また、断熱コーティング層の肉厚が厚くなることを防止することができる。【００２１】
（７）本発明の少なくとも一実施形態にかかる過給機は、
上記（１）〜（６）に記載のコンプレッサホイールと、
長手方向を有し、前記長手方向の一端が前記コンプレッサホイールに形成された貫通孔に前記コンプレッサホイールの前記背面の側から挿通されるとともに、前記コンプレッサホイールの前記背面に当接する係止部を有する回転軸と、
前記回転軸の前記一端に係止される係止部材であって、前記係止部材と前記係止部とにより前記コンプレッサホイールを挟持する係止部材と、
前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーと、を備える。【００２２】
上記（７）の構成によれば、過給機におけるコンプレッサホイールは、回転軸の係止部と係止部材とにより挟持されるとともに、コンプレッサカバーに収納されている。このようなコンプレッサホイールでは、コンプレッサホイール本体の温度が例えば２００℃を超える高温になると、回転軸の係止部と係止部材とによりコンプレッサホイールを挟持する力（締結力）の低下や、クリープ損傷が顕著になり、コンプレッサホイール本体が破損する虞があるが、上述したように断熱コーティング層によりコンプレッサホイール本体の温度上昇を抑制することで、コンプレッサホイール本体が破損することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、コンプレッサホイールの温度上昇を抑制することができ、コンプレッサホイールのクリープ損傷や締結力の低下を抑制可能なコンプレッサホイール、および該コンプレッサホイールを備える過給機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるコンプレッサホイールを説明するための図であって、コンプレッサホイールの軸線方向に沿った概略半断面図である。
【図２】本発明の一実施形成にかかるコンプレッサホイールを備える過給機の概略断面図である。
【図３】図１に示すコンプレッサホイールを回転軸に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示すコンプレッサホイールを回転軸に取り付けた状態を図３とは異なる方向から示す斜視図である。
【図５】図１に示す断熱コーティング層を備えていないコンプレッサホイールの熱の伝わりを説明するための図であって、コンプレッサホイールを回転軸に取り付けた状態を示す概略半断面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるコンプレッサホイールの時間経過によるクリープ損傷度の変化を示すグラフであって、比較例のコンプレッサホイールを併せて示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態にかかるコンプレッサホイールの時間経過による回転軸に対する締結力の変化を示すグラフであって、比較例のコンプレッサホイールを併せて示すグラフである。
【図８】本発明の他の一実施形態にかかるコンプレッサホイールを説明するための図であって、コンプレッサホイールの軸線方向に沿った概略半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同様の符号を付し説明を省略することがある。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態にかかるコンプレッサホイールを説明するための図であって、コンプレッサホイールの軸線方向に沿った概略半断面図である。図２は、本発明の一実施形成にかかるコンプレッサホイールを備える過給機の概略断面図である。
【００２７】
図１〜８に示される幾つかの実施形態にかかる過給機１は、図２に示されるように、回転軸７の軸線ＣＡが延在する方向である軸線方向（同図中左右方向）に沿って延在する回転軸７と、回転軸７の軸線方向における一方（同図中左側）の端部に設けられるコンプレッサホイール２と、コンプレッサホイール２を回転可能に収納するコンプレッサカバー９と、を備えている。そして、過給機１は、図２に示されるように、自動車用のターボチャージャ１Ａであり、回転軸７の軸線方向における他方（同図中右側）の端部に設けられるタービンホイール１１と、タービンホイール１１を回転可能に収納するタービンハウジング１２と、回転軸７を回転可能に支持するベアリング１３を収納するベアリングハウジング１４と、をさらに備えている。図２に示されるように、ベアリングハウジング１４は、回転軸７の軸線方向において、コンプレッサカバー９とタービンハウジング１２との間に配置されて、例えばボルトを用いた螺合などによりコンプレッサカバー９やタービンハウジング１２に固定されている。
【００２８】
コンプレッサカバー９は、図２に示されるように、コンプレッサホイール２の外周側且つ軸線方向において空気入口９１から離れた側に、回転軸７の軸線ＣＡに対して直交する方向に沿って延在するディフューザ９３が形成されている。そして、コンプレッサカバー９は、ディフューザ９３の外周側に渦巻状のコンプレッサ流路９２が形成されている。また、コンプレッサカバー９は、コンプレッサホイール２のコンプレッサブレード５を覆うようにシュラウド部９４が形成されている。シュラウド部９４は、軸線方向においてディフューザ９３よりも空気入口９１側にディフューザ９３に連続するように形成されている。
【００２９】
ターボチャージャ１Ａは、図２に示されるように、不図示のエンジン（内燃機関）から排出された高温の排ガスが、タービンハウジング１２に形成されたタービン流路１２１を通りタービンホイール１１に送られることで、タービンホイール１１が軸線ＣＡを回転中心として回転駆動される。タービンホイール１１を回転駆動させた排ガスは、タービンハウジング１２に形成された排ガス出口１２２から排出される。コンプレッサホイール２は、回転軸７を介してタービンホイール１１に接続されているので、タービンホイール１１の回転に同期して軸線ＣＡを回転中心として回転駆動される。
【００３０】
コンプレッサホイール２は、回転駆動されることによりエンジン燃焼用空気（気体）をコンプレッサカバー９に形成された空気入口９１から吸い込んで、該空気をコンプレッサカバー９の内部を軸線方向に沿って流す。該空気は回転駆動するコンプレッサホイール２の複数枚のコンプレッサブレード５の間を流れて主に動圧が上昇された後に、径方向外側に位置するディフューザ９３に流入して動圧の一部が静圧に変換されて圧力が高められた状態で、コンプレッサ流路９２を通ってエンジンの燃焼室の内部に送り込まれる。このようなターボチャージャ１Ａは、エンジンの燃焼効率を高めることで、エンジンの高出力化をもたらす装置である。
【００３１】
ターボチャージャ１Ａのコンプレッサホイール２は、図１に示されるように、コンプレッサホイール本体３と、コンプレッサホイール本体３の背面３０の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層６と、を備えている。コンプレッサホイール本体３は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とするものである。また、コンプレッサホイール本体３は、図１に示されるように、ハブ４と、ハブ４の外周から径方向（軸線方向に直交する方向）外側に向かって突出するように設けられるコンプレッサブレード５と、を含んでいる。
【００３２】
ハブ４は、図１に示されるように、コンプレッサホイール本体３の軸線ＣＷが延在する方向である軸線方向（同図中左右方向）における一方の端面である先端面４２から、他方の端面である平坦面４３の側に向かうにつれて徐々に外形寸法が大きくなるような円錐状に形成されている。そして、ハブ４の先端面４２および平坦面４３は、径方向に沿って延在している。また、ハブ４は、先端面４２および平坦面４３の中心を通り軸線ＣＷに沿って貫通する貫通孔４１を有している。なお、コンプレッサホイール本体３の軸線ＣＷは、図２に示されるように、回転軸７の軸線ＣＡと同一軸線上に設けられている。
【００３３】
ハブ４は、図１に示されるように、コンプレッサホイール本体３の軸線方向における平坦面４３寄りに径方向における外側寸法が最大且つ一定である外側面４５を有しており、外側面４５よりも軸線方向における先端面４２側に、先端面４２と外側面４５とに連続する翼側傾斜面４６を有している。翼側傾斜面４６は、コンプレッサホイール本体３の軸線方向における先端面４２から外側面４５に向かうにつれて徐々に外形寸法が大きくなるとともに軸線ＣＷに対する傾斜角度が徐々に大きくなっている。
【００３４】
また、ハブ４は、図１に示されるように、外側面４５よりも軸線方向における平坦面４３側に、平坦面４３と外側面４５とに連続する背面側傾斜面４４を有している。背面側傾斜面４４は、径方向外側に向かうにつれて軸線方向における平坦面４３との間の間隔が大きくなるとともに径方向外側に向かうにつれて傾斜が緩やかになっている。図１に示されるように、ハブ４の平坦面４３と背面側傾斜面４４とによりコンプレッサホイール本体３の背面３０が構成されるようになっている。
【００３５】
コンプレッサブレード５は、図１に示されるように、翼側傾斜面４６から径方向外側に突出するように設けられる長翼５１と、同じく翼側傾斜面４６から径方向外側に突出するように設けられるとともに軸線方向において長翼５１よりも短く形成された短翼５２と、を含んでいる。
【００３６】
図３は、図１に示すコンプレッサホイールを回転軸に取り付けた状態を示す斜視図である。図４は、図３に示すコンプレッサホイールを回転軸に取り付けた状態を図３とは異なる方向から示す斜視図である。図３に示されるように、上述した長翼５１および短翼５２は、ハブ４の周方向において交互に配置されているとともに、各々放射状に且つ渦巻きの一部を形成するように傾斜して三次元的に湾曲した板状に形成されている。また、長翼５１および短翼５２は、軸線方向における平坦面４３側の端部がハブ４の外側面４５に連続するようになっている。
【００３７】
図５は、図１に示す断熱コーティング層を備えていないコンプレッサホイールの熱の伝わりを説明するための図であって、コンプレッサホイールを回転軸に取り付けた状態を示す概略半断面図である。図５に示されるように、回転軸７は、軸線方向（長手方向）における一方の端部が、コンプレッサホイール本体３に形成された貫通孔４１にコンプレッサホイール本体３の背面３０側から挿通されている。そして、回転軸７は、径方向外側に突出する係止部７１を有しており、係止部７１がコンプレッサホイール本体３の平坦面４３の少なくとも一部（当接部４３１）に当接するようになっている。また、回転軸７の貫通孔４１を挿通した先端部の外周には雄ネジ部７２が形成されている。
【００３８】
図５に示されるように、係止部材８は、ナットを含んでおり、環状に形成されるとともに内周に雌ネジ部８２が形成されている。コンプレッサホイール本体３は、当接部４３１が回転軸７の係止部７１に当接した状態で、回転軸７の雄ネジ部７２に係止部材８の雌ネジ部８２が螺合することで、回転軸７に締結される。つまり、係止部材８は、図５に示されるように、雌ネジ部８２が回転軸７の雄ネジ部７２に螺合することで、係止部材８の係止面８１が回転軸７の一方の端部に係止されるとともに、係止部材８と回転軸７の係止部７１とによりコンプレッサホイール本体３を挟持するようになっている。
【００３９】
本発明者らは、鋭意検討の結果、コンプレッサホイール２の温度上昇の原因は、コンプレッサホイール２を高速回転させた際に、コンプレッサホイール２とコンプレッサホイール２の背面２０周りの空気との摩擦により生じる熱が、コンプレッサホイール２の背面２０から入熱することであるということを見出した。
【００４０】
図５に点線で示される矢印は、コンプレッサホイール本体３の熱の流れを示すものである。図５に示されるように、上述したコンプレッサホイール２とコンプレッサホイール２の背面２０周りの空気との摩擦により生じる熱は、コンプレッサホイール本体３の背面側傾斜面４４（背面３０）から入熱する。背面側傾斜面４４から入熱した熱の多くは、ハブ４の翼側傾斜面４６から直接又は翼側傾斜面４６から長翼５１や短翼５２に伝達されて長翼５１や短翼５２からコンプレッサホイール本体３の外部に放熱される。また、背面側傾斜面４４から入熱した熱の一部は、回転軸７や係止部材８に伝達されることで放熱される。
【００４１】
上述したコンプレッサホイール本体３の背面３０に断熱コーティング層６を備えない場合には、コンプレッサホイール本体３の温度が高温になる。図３に示される高温領域Ｍ１および準高温領域Ｍ２は、断熱コーティング層６を備えない場合において、コンプレッサホイール本体３の回転駆動中にコンプレッサホイール本体３の温度が他の部分よりも高温となる領域を示している。ここで、高温領域Ｍ１は、準高温領域Ｍ２よりもさらに高温になる領域である。図３に示されるように、高温領域Ｍ１および準高温領域Ｍ２は、コンプレッサホイール本体３の外側面４５、翼側傾斜面４６の外側面４５近傍に位置する外周縁部４６１、および長翼５１や短翼５２の外側面４５近傍に位置する付根部５１１、５１２に形成されている。
【００４２】
このため、断熱コーティング層６を備えないコンプレッサホイール本体３を高速で回転駆動させると、長翼５１や短翼５２の外側面４５近傍に位置する付根部５１１、５１２が高温となり、付根部５１１、５１２においてクリープ損傷が生じる虞がある。また、コンプレッサホイール本体３の外側面４５や翼側傾斜面４６の外周縁部４６１が高温となるため、コンプレッサホイール本体３の遠心力によるクリープ変形により、コンプレッサホイール本体３が径方向外側に伸びるとともに、軸線方向に縮む。よって、係止部材８と回転軸７の係止部７１とによるコンプレッサホイール本体３を挟持する締結力が低下する虞がある。
【００４３】
また、図４に示される高温領域Ａ１および準高温領域Ａ２、Ａ３は、コンプレッサホイール本体３の回転駆動中に空気温度（雰囲気温度）が他の部分よりも高温となる領域を示している。そして、高温領域Ａ１は、高温領域Ａ１より回転軸７の径方向外側に設けられる準高温領域Ａ２や、高温領域Ａ１より回転軸７の径方向内側に設けられる準高温領域Ａ３よりもさらに高温になる領域である。図４に示されるように、高温領域Ａ１、準高温領域Ａ２および準高温領域Ａ３の大部分は、コンプレッサホイール本体３の背面３０の外形寸法Ｄの２／３よりも径方向外側、且つ、外形寸法Ｄよりも径方向内側に面するようになっている。このため、コンプレッサホイール本体３の背面３０の外形寸法Ｄの２／３よりも径方向外側、且つ、外形寸法Ｄよりも径方向内側の部分は、コンプレッサホイール本体３の背面３０周りの空気からの入熱による温度上昇が顕著な部分である。
【００４４】
上述した断熱コーティング層６は、コンプレッサホイール本体３の背面側傾斜面４４（背面３０）からの入熱を抑制するために設けられている。図１に示される実施形態では、上述した断熱コーティング層６は、コンプレッサホイール２の軸線方向に直交する方向において、コンプレッサホイール本体３の背面３０の外形寸法Ｄの２／３よりも外側の位置に設けられている。コンプレッサホイール２の背面２０は、図１に示されるように、コンプレッサホイール本体３の断熱コーティング層６が設けられていない背面３０と、断熱コーティング層６のコンプレッサホイール本体３の背面３０に面する面とは反対側の面６１と、を含んでいる。なお、コンプレッサホイール本体３からの放熱を妨げないように、コンプレッサホイール本体３の外側面４５や翼側傾斜面４６には、断熱コーティング層６が設けられていない。
【００４５】
図６は、本発明の一実施形態にかかるコンプレッサホイールの時間経過によるクリープ損傷度の変化を示すグラフであって、比較例のコンプレッサホイールを併せて示すグラフである。図６に示されるグラフにおける横軸は、コンプレッサホイールの回転駆動時間を表しており、縦軸はコンプレッサホイールのクリープ損傷度を表している。また、上述した断熱コーティング層６を備えるコンプレッサホイール２については図６中実線で示し、上述した断熱コーティング層６を備えないコンプレッサホイール本体３のみからなる比較例のコンプレッサホイール１０を図６中点線で示している。図６に示されるように、コンプレッサホイール２は、比較例のコンプレッサホイール１０に比べて、長期間にわたりクリープ損傷度の上昇を抑制することができる。
【００４６】
図７は、本発明の一実施形態にかかるコンプレッサホイールの時間経過による回転軸に対する締結力の変化を示すグラフであって、比較例のコンプレッサホイールを併せて示すグラフである。図７に示されるグラフにおける横軸は、コンプレッサホイールの回転駆動時間を表しており、縦軸は、コンプレッサホイールの締結力Ｆを回転駆動時間が零であるときの締結力である初期締結力Ｆ０との比で表している。また、図６と同様に、上述した断熱コーティング層６を備えるコンプレッサホイール２については図７中実線で示し、上述した断熱コーティング層６を備えないコンプレッサホイール本体３のみからなる比較例のコンプレッサホイール１０を図７中点線で示している。コンプレッサホイール２は、比較例のコンプレッサホイール１０に比べて、長期間にわたり締結力の低下を抑制することができる。
【００４７】
上述したように、幾つかの実施形態にかかるコンプレッサホイール２は、図１に示されるように、上述したコンプレッサホイール本体３と、上述した断熱コーティング層６と、を備えている。
【００４８】
上記の構成によれば、コンプレッサホイール２は、コンプレッサホイール本体３と、コンプレッサホイール本体３の背面３０の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層６と、を備えている。このため、コンプレッサホイール２を高速回転させて、コンプレッサホイール２とコンプレッサホイール２の背面２０周りの空気との摩擦により生じる熱により、コンプレッサホイール２の背面２０周りの空気が非常に高温になった場合であっても、断熱コーティング層６によりコンプレッサホイール本体３の背面３０からの入熱を低減することができる。そして、コンプレッサホイール本体３の背面３０からの入熱を低減することで、コンプレッサホイール本体３の温度上昇を抑制することができるため、コンプレッサホイール２のクリープ損傷や締結力の低下を抑制することができる。
【００４９】
また、上述したように、幾つかの実施形態では、コンプレッサホイール本体３は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とする。この場合には、コンプレッサホイール本体３は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料としているので、例えば鉄などの他の材料に比べて重量を軽くすることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とするため、コンプレッサホイール本体３の温度が例えば２００℃を超える高温になると、クリープ損傷や締結力の低下が顕著になり、コンプレッサホイール本体３が破損する虞があるが、上述したように断熱コーティング層６によりコンプレッサホイール本体３の温度上昇を抑制することで、コンプレッサホイール本体３が破損することを防止することができる。
【００５０】
また、上述したように、幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した断熱コーティング層６は、コンプレッサホイール２の軸線方向に直交する方向において、コンプレッサホイール本体３の背面３０の外形寸法Ｄの２／３よりも外側の位置に設けられている。この場合には、コンプレッサホイール本体３の背面３０の外形寸法Ｄの２／３よりも外側の位置は、コンプレッサホイール２の背面２０周りの空気からの入熱による温度上昇が顕著な部分であり、当該部分に断熱コーティング層６を設けることで、コンプレッサホイール本体３の背面３０からの入熱を効果的に低減することができる。
【００５１】
図８は、本発明の他の一実施形態にかかるコンプレッサホイールを説明するための図であって、コンプレッサホイールの軸線方向に沿った概略半断面図である。図８に示されるように、幾つかの実施形態では、上述した背面３０は上述した平坦面４３を含み、平坦面４３は、コンプレッサホイール２が回転軸７に取り付けられた際に回転軸７の係止部７１に当接する上述した当接部４３１を含んでいる。そして、上述した断熱コーティング層６は、コンプレッサホイール本体３の背面３０のうちの平坦面４３を除いた全面にわたり設けられている。換言すると、断熱コーティング層６は、図８に示されるように、上述した背面側傾斜面４４の全面にわたり設けられている。この場合には、コンプレッサホイール２の背面２０周りの空気からの入熱による温度上昇が顕著な部分だけでなく、背面３０のうちの平坦面４３を除いた全面にわたり断熱コーティング層６を設けることで、コンプレッサホイール本体３の背面３０からの入熱を確実に低減することができる。
【００５２】
上述したように、幾つかの実施形態では、上述した断熱コーティング層６には、断熱性に優れるとともに比較的に安価で入手しやすい樹脂材料が使用される。より具体的には上述した断熱コーティング層６の材料はガラスバルーン、珪酸カルシウム、シリコーン系ワニスなどを含んでいる。また、上述したように、幾つかの実施形態では、上述した断熱コーティング層６は、２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率である。上述した断熱コーティング層６は、好ましくは１．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率であり、さらに好ましくは０．５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率である。上記の構成によれば、断熱コーティング層６は２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率であるので、コンプレッサホイール本体３の背面３０からの入熱を効果的に低減することができる。また、断熱コーティング層６の肉厚が厚くなることを防止することができる。断熱コーティングの耐熱温度は３００℃以上が好ましい。
【００５３】
上述したように、幾つかの実施形態にかかる過給機１は、上述したコンプレッサホイール２と、長手方向を有し、長手方向の一端がコンプレッサホイール２に形成された貫通孔４１にコンプレッサホイール２の背面２０の側から挿通されるとともに、コンプレッサホイール２の背面２０に当接する係止部７１を有する上述した回転軸７と、回転軸７の一端に係止される上述した係止部材８であって、係止部材８と係止部７１とによりコンプレッサホイール２を挟持する係止部材８と、コンプレッサホイール２を収納する上述したコンプレッサカバー９と、を備えている。
【００５４】
上記の構成によれば、過給機１におけるコンプレッサホイール２は、回転軸７の係止部７１と係止部材８とにより挟持されるとともに、コンプレッサカバー９に収納されている。このようなコンプレッサホイール２では、コンプレッサホイール本体３の温度が例えば２００℃を超える高温になると、回転軸７の係止部７１と係止部材８とによりコンプレッサホイール２を挟持する力（締結力）の低下や、クリープ損傷が顕著になり、コンプレッサホイール本体３が破損する虞があるが、上述したように断熱コーティング層６によりコンプレッサホイール本体３の温度上昇を抑制することで、コンプレッサホイール本体３が破損することを防止することができる。
【００５５】
なお、上述した幾つかの実施形態では、過給機１について自動車用のターボチャージャ１Ａを例に説明したが、過給機１は自動車用のターボチャージャ１Ａに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、過給機１は船舶用のターボチャージャであってもよく、ターボチャージャ以外の装置であってもよい。また、過給機１は上述したタービンホイール１１やタービンハウジング１２などを備えない構成にしてもよい。タービンホイール１１やタービンハウジング１２などを備えない過給機１としては、例えば、不図示の電動機によりコンプレッサホイール２を回転させる電動コンプレッサなどが挙げられる。
【００５６】
また、上述した幾つかの実施形態では、コンプレッサホイール本体３は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料としていたが、他の材料であってもよい。ただし、コンプレッサホイール本体３の材料は、高強度であり高い剛性を有し軽量であることが望ましい。
【００５７】
また、上述した幾つかの実施形態では、コンプレッサブレード５は、２種類の翼（長翼５１と短翼５２）を含んでいたが、長翼５１又は短翼５２の一方のみにより構成されていてもよい。
【００５８】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００５９】
１        過給機
１Ａ        ターボチャージャ
２            コンプレッサホイール
２０            背面
３              コンプレッサホイール本体
３０              背面
４                ハブ
４１                貫通孔
４２                先端面
４３                平坦面
４３１                当接部
４４                背面側傾斜面
４５                外側面
４６                翼側傾斜面
５                コンプレッサブレード
５１                長翼
５２                短翼
６              断熱コーティング層
７            回転軸
７１            係止部
７２            雄ネジ部
８            係止部材
８１            係止面
８２            雌ネジ部
９            コンプレッサカバー
９１            空気入口
９２            コンプレッサ流路
９３            ディフューザ
９４            シュラウド部
１０          比較例のコンプレッサホイール
１１          タービンホイール
１２          タービンハウジング
１３          ベアリング
１４          ベアリングハウジング
Ｄ                コンプレッサホイール本体の外形寸法
Ａ１          空気の高温領域
Ａ２，Ａ３    空気の準高温領域
Ｍ１          コンプレッサホイール本体の高温領域
Ｍ２          コンプレッサホイール本体の準高温領域
【図１】
2019130405.tif 000003
【図２】
2019130405.tif 000004
【図３】
2019130405.tif 000005
【図４】
2019130405.tif 000006
【図５】
2019130405.tif 000007
【図６】
2019130405.tif 000008
【図７】
2019130405.tif 000009
【図８】
2019130405.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月23日(2020.6.23)
【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】
コンプレッサホイール本体と、
前記コンプレッサホイール本体の空気と接触する背面の少なくとも一部を覆うように設けられる断熱コーティング層と、を備える
コンプレッサホイール。
【請求項２】
前記コンプレッサホイール本体は、アルミニウム又はアルミニウム合金を材料とする
請求項１に記載のコンプレッサホイール。
【請求項３】
前記断熱コーティング層は、前記コンプレッサホイールの軸線方向に直交する方向において、前記コンプレッサホイール本体の前記背面の外形寸法の２／３よりも外側の位置に設けられる
請求項１又は２に記載のコンプレッサホイール。
【請求項４】
前記コンプレッサホイール本体の前記背面は、前記コンプレッサホイールが回転軸に取り付けられた際に前記回転軸の係止部に当接する当接部を含む平坦面を含み、
前記断熱コーティング層は、前記背面のうちの前記平坦面を除いた全面にわたり設けられる
請求項１又は２に記載のコンプレッサホイール。
【請求項５】
前記断熱コーティング層は、樹脂を材料とする
請求項１乃至４の何れか１項に記載のコンプレッサホイール。
【請求項６】
前記断熱コーティング層は、２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率である
請求項１乃至５の何れか１項に記載のコンプレッサホイール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のコンプレッサホイールと、
長手方向を有し、前記長手方向の一端が前記コンプレッサホイールに形成された貫通孔に前記コンプレッサホイールの前記背面の側から挿通されるとともに、前記コンプレッサホイールの前記背面に当接する係止部を有する回転軸と、
前記回転軸の前記一端に係止される係止部材であって、前記係止部材と前記係止部とにより前記コンプレッサホイールを挟持する係止部材と、
前記コンプレッサホイールを収納するコンプレッサカバーと、を備える
過給機。
【国際調査報告】
2019130405.tif 000011
2019130405.tif 000012
2019130405.tif 000013
2019130405.tif 000014