(57)【要約】  軽量化することができ、機械加工が容易なターボチャージャの排気ケーシング提供する。  ターボチャージャの排気ケーシング１は、鉄系金属の鋳造体からなる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体２と、外殻となる軽金属層３と、排気ケーシング本体２と軽金属層３との間に介在する断熱層４とを備える。
2019139068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャの排気ケーシングにおいて、鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシング。
【請求項２】
鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えるターボチャージャの排気ケーシングの製造方法であって、
鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、
該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を該断熱層を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層を形成する工程と、
外表面の少なくとも一部に該断熱材層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシングの製造方法。
【請求項３】
鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えるターボチャージャの排気ケーシングの製造方法であって、
鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、
該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を鋳物砂により被覆して鋳物砂層を形成する工程と、
外表面の少なくとも一部に該鋳物砂層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程と、
該軽金属層の一部に貫通孔を形成し、該貫通孔から該鋳物砂を取り出す工程と、
該鋳物砂を取り出した後、該貫通孔を閉塞することにより該鋳物砂層の跡に該断熱層としての空気層を形成する工程とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシングの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のターボチャージャの排気ケーシングの製造方法において、
前記貫通孔から該鋳物砂を取り出した後、該貫通孔から前記鋳物砂層の跡に顆粒状セラミックを充填する工程と、
該セラミックスを充填した後、該貫通孔を閉塞することにより該セラミックからなる前記断熱層を形成する工程とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャの排気ケーシング及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出される排気により、軸部材の一端に取り付けられたタービンホイールを回転させる一方、該軸部材の他端に該タービンホイールと同軸に取り付けられたコンプレッサホイールで空気を加圧してエンジンの燃焼室に供給するターボチャージャが知られている。（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
前記ターボチャージャを搭載したエンジンは、少ない排気量で大きな出力を得ることができる。そこで、近年、特に自動車用エンジンにおいては、ターボチャージャを搭載してエンジンを小型化することにより燃費の向上を図ることが行われている。前記ターボチャージャの排気ケーシングは、前記排気に対する耐熱性を備える一方、小型化されたエンジンに搭載するために、製品としての寸法、形状等に高い精度が求められており、例えば、耐熱性ステンレス等の鉄系金属の鋳造により製造されている。【０００４】
ところが、前記鉄系金属の鋳造により製造された前記ターボチャージャの排気ケーシングによれば、排気に対する耐熱性と、製品としての高い精度とを得ることができる一方、重量が大となる上、エンジン等に搭載するための機械加工が難しいという問題がある。そこで、前記問題を解決するために、前記ターボチャージャの排気ケーシング本体の外殻を機械加工が容易なアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽金属により形成することが考えられる。また、前記軽金属により前記ターボチャージャの排気ケーシング本体の外殻を形成する手段として、例えば、該排気ケーシング本体を中子として該軽金属で鋳くるむことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１１８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記軽金属は融点が６５０〜６６０℃程度であるのに対し、前記排気の温度は７００〜９００℃であるので、前記軽金属は前記ターボチャージャの排気ケーシング本体の外殻を形成したときに該排気からの放熱により溶融する虞があるという不都合がある。【０００７】
また、排気ケーシング本体を中子として前記軽金属で鋳くるむときには、前記鉄系金属の鋳造により製造された前記排気ケーシングから放出される空気や水蒸気により、該軽金属の鋳造体にヒケ等の鋳造不良が発生することがあるという不都合がある。さらに、前記排気ケーシング本体を中子として前記軽金属で鋳くるむときには、前記軽金属の溶湯が前記排気ケーシング本体により冷却されて過早に固化して湯回りが悪くなり鋳造不良となることがあるという不都合がある。【０００８】
本発明は、かかる不都合を解消して、軽量化することができ、機械加工が容易なターボチャージャの排気ケーシングを提供することを目的とする。また、本発明は、鋳造不良を起こすことなくターボチャージャの排気ケーシングを製造することができる製造方法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】
かかる目的を達成するために、本発明のターボチャージャの排気ケーシングは、鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えることを特徴とする。【００１０】
本発明のターボチャージャの排気ケーシングによれば、内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体が鉄系金属の鋳造体からなるので、該中空構造に流通する排気に対する耐熱性と、小型化されたエンジンへの搭載に適した製品精度とを得ることができる。また、本発明のターボチャージャの排気ケーシングによれば、前記排気ケーシング本体の外殻が前記軽金属からなるので、全体の重量を軽量化することができ、しかもエンジンに搭載する際の機械加工を容易とすることができる。さらに、本発明のターボチャージャの排気ケーシングによれば、前記排気ケーシング本体と前記軽金属層との間に前記断熱層を備えるので、前記中空構造に流通される排気からの放熱を該断熱層により抑制することができ、該軽金属層が該排気からの放熱により溶融することを防止することができる。【００１１】
本発明のターボチャージャの排気ケーシングは、例えば、鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を前記断熱層を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層を形成する工程と、外表面の少なくとも一部に該断熱材層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程とを備えることを特徴とする第１の製造方法により製造することができる。【００１２】
前記第１の製造方法によれば、まず、鉄系金属により前記排気ケーシング本体を鋳造する。ついで、前記鋳造により得られた前記排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を前記断熱層を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層を形成する。【００１３】
そして、外表面の少なくとも一部に前記断熱材層を備える前記排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより前記軽金属層を形成する。このようにするときには、前記断熱材層の表面に凹凸が形成されるので、前記排気ケーシング本体から放出される空気や水蒸気を前記断熱材層の表面の凹凸に沿って前記キャビティの外部に逃がすことができる上、該断熱材層により、前記軽金属の溶湯の該排気ケーシング本体による冷却が抑制され、鋳造不良を起こすことなく、前記軽金属層を形成することができる。この結果、前記第１の製造方法によれば、前記軽金属層の形成に用いた前記断熱材層により、該第１の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層を形成することができる。【００１４】
また、本発明のターボチャージャの排気ケーシングは、例えば、鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を鋳物砂により被覆して鋳物砂層を形成する工程と、外表面の少なくとも一部に該鋳物砂層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程と、該軽金属層の一部に貫通孔を形成し、該貫通孔から該鋳物砂を取り出す工程と、該貫通孔を閉塞することにより前記断熱層としての空気層を形成する工程とを備える第２の製造方法により製造することもできる。【００１５】
前記第２の製造方法によれば、まず、鉄系金属により前記排気ケーシング本体を鋳造する。ついで、前記鋳造により得られた前記排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を前記鋳物砂により被覆して鋳物砂層を形成する。【００１６】
そして、外表面の少なくとも一部に前記鋳物砂層を備える前記排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより前記軽金属層を形成する。このようにするときには、前記鋳物砂層の表面が粗面となるので、前記排気ケーシング本体から放出される空気や水蒸気を前記鋳物砂層の表面の粗面に沿って前記キャビティの外部に逃がすことができる上、該鋳物砂層が断熱材として作用するので、前記軽金属の溶湯の該排気ケーシング本体による冷却が抑制され、鋳造不良を起こすことなく、前記軽金属層を形成することができる。【００１７】
前記第２の製造方法では、次に、前記軽金属層の一部に貫通孔を形成し、該貫通孔から前記鋳物砂を取り出した後、該貫通孔を閉塞することにより、前記鋳物砂層の跡に該第２の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層としての空気層を形成することができる。【００１８】
この結果、前記第２の製造方法によれば、前記軽金属層の形成に用いた鋳物砂層を利用して、該第２の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層を形成することができる。【００１９】
また、前記第２の製造方法では、前記貫通孔から前記鋳物砂を取り出した後、該貫通孔から前記鋳物砂層の跡に顆粒状セラミックを充填するようにしてもよい。前記顆粒状セラミックを充填後、前記貫通孔を閉塞することにより、該顆粒状セラミックからなる前記断熱層を形成することができ、このようにするときにも前記軽金属層の形成に用いた鋳物砂層を利用して、前記第２の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明のターボチャージャの排気ケーシングの構成を示す斜視図
【図１Ｂ】図１ＡのＢ−Ｂ線断面図。
【図２Ａ】本発明のターボチャージャの排気ケーシング本体の構成を示す斜視図。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ線断面図。
【図３】図２に示す排気ケーシング本体の鋳造に用いる型の説明的断面図。
【図４Ａ】図２に示す排気ケーシング本体の外表面に断熱材層を形成した状態を示す斜視図。
【図４Ｂ】図４ＡのＢ−Ｂ線断面図。
【図５】図１に示す本発明のターボチャージャの排気ケーシングの軽金属層の鋳造に用いる型の説明的断面図。
【図６】図２に示す排気ケーシング本体の外表面に断熱材層を形成することなく軽金属層の鋳造を行った排気ケーシングの断面を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のターボチャージャの排気ケーシング１は、内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体２と、外殻となる軽金属層３と、排気ケーシング本体２と軽金属層３との間に介在する断熱層４とを備える。
【００２３】
排気ケーシング本体２は、鉄系金属の鋳造体からなり、内部に排気が流通される中空構造２１を備える一方、外表面に軽金属層３の鋳造時に軽金属層３の型内にセットする際に位置規制するための貫通孔２２を備える舌状突出部２３を備えている。中空構造２１は、排気ケーシング１の外表面に開口する吸気口２４と、排気口２５とを備えている。前記鉄系金属としては、例えばＳＣＨ１３等の耐熱ステンレス等を用いることができる。
【００２４】
軽金属層３は、例えば、ＡＣ４Ａ等のアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなり、吸気口２４と、排気口２５とを囲むように形成されている。
【００２５】
断熱層４は、中空構造２１に流通される排気からの放熱を抑制（断熱）して、軽金属層３が排気からの放熱により溶融することを防止するものであり、シリカ系断熱材（例えば、ニチアス株式会社製シルテックス（商品名）、イソライト工業株式会社製イソウール（商品名））又は石膏からなる断熱材からなるものでもよく、空気層からなるものであってもよい。
【００２６】
次に、図２〜５を参照して、図１に示す排気ケーシング１の製造方法について説明する。
【００２７】
排気ケーシング１を製造するときには、まず、図２Ａ及び図２Ｂに示す排気ケーシング本体２の鋳造を行う。排気ケーシング本体２は、前述のように、内部に排気が流通される中空構造２１を備える一方、外表面に軽金属層３の鋳造時に軽金属層３の型内にセットする際に位置規制するための貫通孔２２を備える舌状突出部２３を備えており、さらに軽金属層３の位置決め用突起（図示せず）を備えていてもよい。中空構造２１は、外表面に開口する吸気口２４と、排気口２５とを備えている。
【００２８】
次に、図３に示す第１の鋳型５を用いて、排気ケーシング本体２の鋳造を行う。第１の鋳型５は、内部に排気ケーシング本体２の外面形状に一致する形状を備える内面５１と、内面５１により形成される空洞部５２とを備え、空洞部５２内に排気ケーシング本体２の中空構造２１の内面形状に一致する外面形状を備える砂型からなる中子５３を配置することにより、第１の鋳型５の内面５１と中子５３の外面との間にキャビティ５４が形成されている。
【００２９】
第１の鋳型５は、図示しないパーティングラインにより、複数の割型に分割可能とされており、砂型により形成されている。また、第１の鋳型５は、キャビティ５４に連通する図示しない湯道と、該湯道に連通する図示しない湯口を備えており、さらに図示しない押し湯を備えていてもよい。また、第１の鋳型５又は中子５３を形成する砂型は、鋳物砂を用いてそれ自体公知の方法により形成することができる。
【００３０】
本実施形態の製造方法では、次に、前記湯口からキャビティ５４にＳＣＨ１３等の耐熱性ステンレス等の鉄系金属の溶湯を注入し、冷却固化させたのち、脱型することにより、図２に示す排気ケーシング本体２を得る。
【００３１】
本実施形態の製造方法では、次に、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、排気ケーシング本体２の外表面の少なくとも一部を断熱層４を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層２６を形成し、外表面の少なくとも一部が断熱材層２６により被覆された被覆排気ケーシング本体６を形成する。被覆排気ケーシング本体６において、断熱材層２６は、排気ケーシング本体２の外表面の少なくとも一部、具体的には、軽金属層３が形成される部分を被覆していればよく、舌状突出部２３や、軽金属層３の位置決め用突起（図示せず）は断熱材層２６から露出していてもよい。
【００３２】
断熱材層層２６は、例えば、シリカ系断熱材（例えば、ニチアス株式会社製シルテックス（商品名）、イソライト工業株式会社製イソウール（商品名））又は石膏からなる断熱材からなり、例えば、次のようにして形成することができる。
【００３３】
断熱材として柔軟性の高いシート状の断熱材（例えば、ニチアス株式会社製シルテックス（商品名））を用いる場合には、排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位の立体形状を平面図に展開した後、該平面図の抜き型（ビク型）を作製し、該抜き型により該断熱材を型抜きする。そして、排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位に耐熱性無機接着剤（例えば、イソライト工業株式会社製カオスティック（商品名））を塗布し、型抜きした前記断熱剤を貼り付け、加熱乾燥させることにより、断熱材層２６を形成する。
【００３４】
また、立体的な断熱材層２６を形成する場合には、排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位を転写した金型を作製し、該金型に合わせた立体形状を平面図に展開する。次に、綿状の断熱材（例えば、イソライト工業株式会社製イソウール（商品名））を水と混合してスラリー状にしたバルクを吸引して前記金型に貼り付け、加熱乾燥させて硬化させ成型品を得る。そして、前記成型品で、硬化した排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位を被覆し、断熱材層２６を形成する。
【００３５】
また、石膏を用いる場合には、排気ケーシング本体２を石膏成型用の型にセットし、該型に石膏（例えば、吉野石膏販売株式会社製非発泡鋳造用石膏ハイストーンＣ−２型ＮＫ（商品名））を流し込み、自然乾燥させることにより、断熱材層２６を形成する。
【００３６】
次に、本実施形態の製造方法では、図５に示す第２の鋳型７を用いて、被覆排気ケーシング本体６をＡＣ４Ａ等のアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽金属により鋳くるんで、軽金属層３を形成する。
【００３７】
第２の鋳型７は、内部に軽金属層３の外面形状に一致する形状を備える内面７１と、内面７１により形成される空洞部７２とを備え、空洞部７２内に被覆排気ケーシング本体６を中子７３として配置することにより、第２の鋳型７の内面７１と中子７３の外面との間にキャビティ７４が形成されている。
【００３８】
第２の鋳型７は、図示しないパーティングラインにより、複数の割型に分割可能とされており、砂型であってもよく、金型であってもよい。また、第２の鋳型７は、キャビティ７４に連通する図示しない湯道と、該湯道に連通する図示しない湯口を備えており、さらに図示しない押し湯を備えていてもよい。また、第２の鋳型７を形成する砂型は、鋳物砂を用いてそれ自体公知の方法により形成することができる。
【００３９】
本実施形態の製造方法では、次に、前記湯口からキャビティ７４にＡＣ４Ａ等のアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽金属の溶湯を注入し、冷却固化させることにより、被覆排気ケーシング本体６を鋳くるんで軽金属層３を形成する。
【００４０】
キャビティ７４に前記溶湯を注入すると、該溶湯の熱により排気ケーシング本体２に含まれる空気や、断熱材層２６に含まれる水分が気化して水蒸気等の気体が発生するが、本実施形態の製造方法では、前記断熱材により断熱材層２６の表面に凹凸（粗面）が形成されているので、該気体を断熱材層２６の表面の凹凸に沿ってキャビティ７４の外部に逃がすことができる。また、キャビティ７４に前記溶湯を注入する際に、断熱材層２６により該溶湯の排気ケーシング本体２による冷却が抑制されるので、鋳造不良を起こすことなく、軽金属層３を形成することができる。この結果、本実施形態の製造方法によれば、図１Ａ及び図１Ｂに示す構成において、断熱層４が断熱材層２６からなるターボチャージャの排気ケーシング１を得ることができる。
【００４１】
本実施形態の製造方法により得られた排気ケーシング１では、エンジンからの排気が中空構造２１の吸気口２４に供給され、排気口２５から排出される。このとき、軽金属層３を形成するアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽金属は融点が６５０〜６６０℃程度であるのに対し、前記排気の温度は７００〜９００℃であるで、軽金属層３が中空構造２１に流通される該排気からの放熱により溶融することが懸念される。
【００４２】
しかし、本実施形態の製造方法により得られた排気ケーシング１では、前記軽金属の溶湯の冷却を抑制するために用いられた断熱材層２６が、前記排気からの放熱に対する段熱層４として作用する。この結果、本実施形態の製造方法により得られた排気ケーシング１では、軽金属層３が溶融する前記排気からの放熱により溶融することがない。
【００４３】
本実施形態の製造方法では、排気ケーシング本体２の外表面の少なくとも一部を前記断熱材により被覆して断熱材層２６を形成しているが、該断熱材に代えて鋳物砂を用い、鋳物砂層を形成するようにしてもよい。前記鋳物砂層は表面が前記鋳物砂からなる粗面となるので、断熱材層２６と同様に、排気ケーシング本体２から発生する水蒸気等の気体を該鋳物砂層の表面の粗面に沿ってキャビティ７４の外部に逃がすことができる。また、前記鋳物砂層は、キャビティ７４に前記溶湯を注入する際には断熱材として作用するので、該溶湯の排気ケーシング本体２による冷却が抑制され、鋳造不良を起こすことなく、軽金属層３を形成することができる。
【００４４】
前記鋳物砂層は、例えば、シェルマシンを用いることにより、排気ケーシング本体２の外表面の少なくとも一部、具体的には、軽金属層３が形成される部分を被覆するように形成することができる。
【００４５】
前記鋳物砂層を用いて軽金属層３を形成するときには、軽金属層３の形成後、軽金属層３に貫通孔として管用テーパネジのネジ孔を穿設し、該鋳物砂層をシェイクマシンで崩しながら該ネジ孔から該鋳物砂を外部に取り出す。そして、前記鋳物砂の取り出しが終了したならば、前記ネジ孔に管用テーパネジを螺着して該ネジ孔を閉塞することにより、前記鋳物砂層の跡を空気層とすることができ、図１Ａ及び図１Ｂに示す構成において、断熱層４が該空気層からなるターボチャージャの排気ケーシング１を得ることができる。
【００４６】
また、前記鋳物砂の取り出しが終了した後、前記ネジ孔から前記鋳物砂層の跡に顆粒状の断熱材（例えば、プロマット・ジャパン株式会社製顆粒状マイクロサーム（商品名））
を圧入した後、前記ネジ孔に管用テーパネジを螺着して該ネジ孔を閉塞することにより、前記鋳物砂層の跡を顆粒状断熱材層とすることができ、図１Ａ及び図１Ｂに示す構成において、断熱層４が該顆粒状断熱材層からなるターボチャージャの排気ケーシング１を得ることができる。
【００４７】
次に、排気ケーシング本体２の外表面に断熱材層２６又は鋳物砂層を全く形成することなく、アルミニウム合金で鋳くるんで軽金属層３を形成した排気ケーシング１の断面写真を図６に示す。
【００４８】
図６から、排気ケーシング本体２の外表面に断熱材層２６又は鋳物砂層を全く形成することなく、アルミニウム合金で鋳くるんで軽金属層３を形成した排気ケーシング１では、鋳鋼層（排気ケーシング本体２）と、Ａｌ（軽金属層３）との間に空隙（ヒケ）が認められ、鋳造不良を起こしていることが明らかである。
【符号の説明】
【００４９】
１…ターボチャージャの排気ケーシング、  ２…ターボチャージャの排気ケーシング本体、  ３…軽金属層、  ４…断熱層。
【図１Ａ】
2019139068.tif 000003
【図１Ｂ】
2019139068.tif 000004
【図２Ａ】
2019139068.tif 000005
【図２Ｂ】
2019139068.tif 000006
【図３】
2019139068.tif 000007
【図４Ａ】
2019139068.tif 000008
【図４Ｂ】
2019139068.tif 000009
【図５】
2019139068.tif 000010
【図６】
2019139068.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月1日(2019.8.1)
【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】
（削除）
【請求項２】
鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えるターボチャージャの排気ケーシングの製造方法であって、
鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、
該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を該断熱層を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層を形成する工程と、
外表面の少なくとも一部に該断熱材層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシングの製造方法。
【請求項３】
鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えるターボチャージャの排気ケーシングの製造方法であって、
鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、
該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を鋳物砂により被覆して鋳物砂層を形成する工程と、
外表面の少なくとも一部に該鋳物砂層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程と、
該軽金属層の一部に貫通孔を形成し、該貫通孔から該鋳物砂を取り出す工程と、
該鋳物砂を取り出した後、該貫通孔を閉塞することにより該鋳物砂層の跡に該断熱層としての空気層を形成する工程とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシングの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のターボチャージャの排気ケーシングの製造方法において、
前記貫通孔から該鋳物砂を取り出した後、該貫通孔から前記鋳物砂層の跡に顆粒状セラミックを充填する工程と、
該セラミックスを充填した後、該貫通孔を閉塞することにより該セラミックからなる前記断熱層を形成する工程とを備えることを特徴とするターボチャージャの排気ケーシングの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
該軽金属で鋳くるむことが考えられる。
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開２０１６−１１８１３６号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
しかしながら、前記軽金属は融点が６５０〜６６０℃程度であるのに対し、前記排気の温度は７００〜９００℃であるので、前記軽金属は前記ターボチャージャの排気ケーシング本体の外殻を形成したときに該排気からの放熱により溶融する虞があるという不都合がある。
［０００７］
また、排気ケーシング本体を中子として前記軽金属で鋳くるむときには、前記鉄系金属の鋳造により製造された前記排気ケーシングから放出される空気や水蒸気により、該軽金属の鋳造体にヒケ等の鋳造不良が発生することがあるという不都合がある。さらに、前記排気ケーシング本体を中子として前記軽金属で鋳くるむときには、前記軽金属の溶湯が前記排気ケーシング本体により冷却されて過早に固化して湯回りが悪くなり鋳造不良となることがあるという不都合がある。
［０００８］
本発明は、かかる不都合を解消して、軽量化することができ、機械加工が容易なターボチャージャの排気ケーシングを鋳造不良を起こすことなく製造することができる製造方法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］
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
［００１０］
［００１１］
鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えるターボチャージャの排気ケーシングは、鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を前記断熱層を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層を形成する工程と、外表面の少なくとも一部に該断熱材層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程とを備えることを特徴とする第１の製造方法により製造することができる。
［００１２］
前記第１の製造方法によれば、まず、鉄系金属により前記排気ケーシング本体を鋳造する。ついで、前記鋳造により得られた前記排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を前記断熱層を形成するシリカ系断熱材又は石膏からなる断熱材により被覆して断熱材層を形成する。
［００１３］
そして、外表面の少なくとも一部に前記断熱材層を備える前記排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむ
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ことにより前記軽金属層を形成する。このようにするときには、前記断熱材層の表面に凹凸が形成されるので、前記排気ケーシング本体から放出される空気や水蒸気を前記断熱材層の表面の凹凸に沿って前記キャビティの外部に逃がすことができる上、該断熱材層により、前記軽金属の溶湯の該排気ケーシング本体による冷却が抑制され、鋳造不良を起こすことなく、前記軽金属層を形成することができる。この結果、前記第１の製造方法によれば、前記軽金属層の形成に用いた前記断熱材層により、該第１の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層を形成することができる。
［００１４］
また、鉄系金属の鋳造体からなり内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体と、外殻となる軽金属層と、該排気ケーシング本体と該軽金属層との間に介在して該中空構造に流通される排気からの放熱を抑制する断熱層とを備えるターボチャージャの排気ケーシングは、例えば、鉄系金属により該排気ケーシング本体を鋳造する工程と、該排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を鋳物砂により被覆して鋳物砂層を形成する工程と、外表面の少なくとも一部に該鋳物砂層を備える該排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむことにより該軽金属層を形成する工程と、該軽金属層の一部に貫通孔を形成し、該貫通孔から該鋳物砂を取り出す工程と、該貫通孔を閉塞することにより前記断熱層としての空気層を形成する工程とを備える第２の製造方法により製造することもできる。
［００１５］
前記第２の製造方法によれば、まず、鉄系金属により前記排気ケーシング本体を鋳造する。ついで、前記鋳造により得られた前記排気ケーシング本体の外表面の少なくとも一部を前記鋳物砂により被覆して鋳物砂層を形成する。
［００１６］
そして、外表面の少なくとも一部に前記鋳物砂層を備える前記排気ケーシング本体を中子として、該中子を該排気ケーシングの外面形状に一致する内面形状を備える型内に配置し、該中子と該型との間に形成されるキャビティに軽金属の溶湯を注湯して該排気ケーシング本体を該軽金属により鋳くるむ
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ことにより前記軽金属層を形成する。このようにするときには、前記鋳物砂層の表面が粗面となるので、前記排気ケーシング本体から放出される空気や水蒸気を前記鋳物砂層の表面の粗面に沿って前記キャビティの外部に逃がすことができる上、該鋳物砂層が断熱材として作用するので、前記軽金属の溶湯の該排気ケーシング本体による冷却が抑制され、鋳造不良を起こすことなく、前記軽金属層を形成することができる。
［００１７］
前記第２の製造方法では、次に、前記軽金属層の一部に貫通孔を形成し、該貫通孔から前記鋳物砂を取り出した後、該貫通孔を閉塞することにより、前記鋳物砂層の跡に該第２の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層としての空気層を形成することができる。
［００１８］
この結果、前記第２の製造方法によれば、前記軽金属層の形成に用いた鋳物砂層を利用して、該第２の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層を形成することができる。
［００１９］
また、前記第２の製造方法では、前記貫通孔から前記鋳物砂を取り出した後、該貫通孔から前記鋳物砂層の跡に顆粒状セラミックを充填するようにしてもよい。前記顆粒状セラミックを充填後、前記貫通孔を閉塞することにより、該顆粒状セラミックからなる前記断熱層を形成することができ、このようにするときにも前記軽金属層の形成に用いた鋳物砂層を利用して、前記第２の製造方法により得られたターボチャージャの排気ケーシングにおける前記断熱層を形成することができる。
図面の簡単な説明
［００２０］
［図１Ａ］本実施形態のターボチャージャの排気ケーシングの構成を示す斜視図。
［図１Ｂ］図１ＡのＢ−Ｂ線断面図。
［図２Ａ］本実施形態のターボチャージャの排気ケーシング本体の構成を示す斜視図。
［図２Ｂ］図２ＡのＢ−Ｂ線断面図。
［図３］図２に示す排気ケーシング本体の鋳造に用いる型の説明的断面図。
［図４Ａ］図２に示す排気ケーシング本体の外表面に断熱材層を形成した状態を
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
示す斜視図。
［図４Ｂ］図４ＡのＢ−Ｂ線断面図。
［図５］図１に示すターボチャージャの排気ケーシングの軽金属層の鋳造に用いる型の説明的断面図。
［図６］図２に示す排気ケーシング本体の外表面に断熱材層を形成することなく軽金属層の鋳造を行った排気ケーシングの断面を示す写真。
発明を実施するための形態
［００２１］
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
［００２２］
図１に示すように、本実施形態のターボチャージャの排気ケーシング１は、内殻となる中空構造のターボチャージャの排気ケーシング本体２と、外殻となる軽金属層３と、排気ケーシング本体２と軽金属層３との間に介在する断熱層４とを備える。
［００２３］
排気ケーシング本体２は、鉄系金属の鋳造体からなり、内部に排気が流通される中空構造２１を備える一方、外表面に軽金属層３の鋳造時に軽金属層３の型内にセットする際に位置規制するための貫通孔２２を備える舌状突出部２３を備えている。中空構造２１は、排気ケーシング１の外表面に開口する吸気口２４と、排気口２５とを備えている。前記鉄系金属としては、例えばＳＣＨ１３等の耐熱ステンレス等を用いることができる。
［００２４］
軽金属層３は、例えば、ＡＣ４Ａ等のアルミニウム合金又はマグネシウム合金からなり、吸気口２４と、排気口２５とを囲むように形成されている。
［００２５］
断熱層４は、中空構造２１に流通される排気からの放熱を抑制（断熱）して、軽金属層３が排気からの放熱により溶融することを防止するものであり、シリカ系断熱材（例えば、ニチアス株式会社製シルテックス（商品名）、イソライト工業株式会社製イソウール（商品名））又は石膏からなる断熱材からなるものでもよく、空気層からなるものであってもよい。
［００２６］
次に、図２〜５を参照して、図１に示す排気ケーシング１の製造方法について説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
形成される部分を被覆していればよく、舌状突出部２３や、軽金属層３の位置決め用突起（図示せず）は断熱材層２６から露出していてもよい。
［００３２］
断熱材層２６は、例えば、シリカ系断熱材（例えば、ニチアス株式会社製シルテックス（商品名）、イソライト工業株式会社製イソウール（商品名））又は石膏からなる断熱材からなり、例えば、次のようにして形成することができる。
［００３３］
断熱材として柔軟性の高いシート状の断熱材（例えば、ニチアス株式会社製シルテックス（商品名））を用いる場合には、排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位の立体形状を平面図に展開した後、該平面図の抜き型（ビク型）を作製し、該抜き型により該断熱材を型抜きする。そして、排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位に耐熱性無機接着剤（例えば、イソライト工業株式会社製カオスティック（商品名））を塗布し、型抜きした前記断熱剤を貼り付け、加熱乾燥させることにより、断熱材層２６を形成する。
［００３４］
また、立体的な断熱材層２６を形成する場合には、排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位を転写した金型を作製し、該金型に合わせた立体形状を平面図に展開する。次に、綿状の断熱材（例えば、イソライト工業株式会社製イソウール（商品名））を水と混合してスラリー状にしたバルクを吸引して前記金型に貼り付け、加熱乾燥させて硬化させ成型品を得る。そして、前記成型品で、硬化した排気ケーシング本体２の外表面の断熱材層２６を形成しようとする部位を被覆し、断熱材層２６を形成する。
［００３５］
また、石膏を用いる場合には、排気ケーシング本体２を石膏成型用の型にセットし、該型に石膏（例えば、吉野石膏販売株式会社製非発泡鋳造用石膏ハイストーンＣ−２型ＮＫ（商品名））を流し込み、自然乾燥させることにより、断熱材層２６を形成する。
［００３６］
次に、本実施形態の製造方法では、図５に示す第２の鋳型７を用いて、被覆排気ケーシング本体６をＡＣ４Ａ等のアルミニウム合金又はマグネシウム
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
る。このとき、軽金属層３を形成するアルミニウム合金又はマグネシウム合金等の軽金属は融点が６５０〜６６０℃程度であるのに対し、前記排気の温度は７００〜９００℃であるで、軽金属層３が中空構造２１に流通される該排気からの放熱により溶融することが懸念される。
［００４２］
しかし、本実施形態の製造方法により得られた排気ケーシング１では、前記軽金属の溶湯の冷却を抑制するために用いられた断熱材層２６が、前記排気からの放熱に対する断熱層４として作用する。この結果、本実施形態の製造方法により得られた排気ケーシング１では、軽金属層３が溶融する前記排気からの放熱により溶融することがない。
［００４３］
本実施形態の製造方法では、排気ケーシング本体２の外表面の少なくとも一部を前記断熱材により被覆して断熱材層２６を形成しているが、該断熱材に代えて鋳物砂を用い、鋳物砂層を形成するようにしてもよい。前記鋳物砂層は表面が前記鋳物砂からなる粗面となるので、断熱材層２６と同様に、排気ケーシング本体２から発生する水蒸気等の気体を該鋳物砂層の表面の粗面に沿ってキャビティ７４の外部に逃がすことができる。また、前記鋳物砂層は、キャビティ７４に前記溶湯を注入する際には断熱材として作用するので、該溶湯の排気ケーシング本体２による冷却が抑制され、鋳造不良を起こすことなく、軽金属層３を形成することができる。
［００４４］
前記鋳物砂層は、例えば、シェルマシンを用いることにより、排気ケーシング本体２の外表面の少なくとも一部、具体的には、軽金属層３が形成される部分を被覆するように形成することができる。
［００４５］
前記鋳物砂層を用いて軽金属層３を形成するときには、軽金属層３の形成後、軽金属層３に貫通孔として管用テーパネジのネジ孔を穿設し、該鋳物砂層をシェイクマシンで崩しながら該ネジ孔から該鋳物砂を外部に取り出す。そして、前記鋳物砂の取り出しが終了したならば、前記ネジ孔に管用テーパネジを螺着して該ネジ孔を閉塞することにより、前記鋳物砂層の跡を空気層とすることができ、図１Ａ及び図１Ｂに示す構成において、断熱層４が該空気層からなるターボチャージャの排気ケーシング１を得ることができる。
【国際調査報告】
2019139068.tif 000012
2019139068.tif 000013
2019139068.tif 000014
2019139068.tif 000015