(57)【要約】【課題】凝縮水による腐食を抑えることのできるタービンハウジングを提供する。【解決手段】タービンハウジング３１は、タービンホイールが収容されるタービン室３２を有するハウジング本体４０と、ハウジング本体４０の内部に同ハウジング本体４０とは別体に設けられて少なくともシュラウド部の内周壁を含む前記タービン室３２の内周壁を構成する筒形状の内壁部材５０とを備える。ハウジング本体４０の内周面における前記内壁部材５０に覆われた部分であって、その重力方向における下方側の部位に、前記内壁部材５０によって覆われた部分の排気流れ方向上流側の端部までタービンホイールの回転軸Ｌ１と平行に延びる排出溝４１が形成される。排出溝４１の底部が上記端部に近づくに連れて重力方向下方側になるように水平方向に対して傾斜している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールが収容されるタービン室を有するハウジング本体と、前記ハウジング本体の内部に同ハウジング本体とは別体に設けられて少なくともシュラウド部の内周壁を含む前記タービン室の内周壁を構成する筒形状の内壁部材と、を備えるタービンハウジングにおいて、
前記ハウジング本体の内周面における前記内壁部材に覆われた部分であって、その重力方向における下方側の部位に、前記覆われた部分の排気流れ方向上流側の端部まで前記タービンホイールの回転軸と平行に延びる溝が形成されており、
前記溝の底部が前記端部に近づくに連れて重力方向下方側になるように水平方向に対して傾斜している
ことを特徴とするタービンハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンハウジングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、タービンハウジングの内部に、タービンホイールが収容されるタービン室の内周壁を構成する内壁部材を設けることが提案されている。特許文献１のタービンハウジングでは、ハウジング本体におけるタービン室の内周面に、断熱材として機能するインシュレータが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５０９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記タービンハウジングでは、ハウジング本体と内壁部材とが別体であるため、それらハウジング本体と内壁部材との接触部分に間隙が形成されてしまう。そして、この隙間にタービンハウジング内で発生した凝縮水が侵入すると、その凝縮水による電食などによって、ハウジング本体や内壁部材が腐食するおそれがある。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、凝縮水による腐食を抑えることのできるタービンハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するためのタービンハウジングは、タービンホイールが収容されるタービン室を有するハウジング本体と、ハウジング本体の内部に同ハウジング本体とは別体に設けられて少なくともシュラウド部の内周壁を含む前記タービン室の内周壁を構成する筒形状の内壁部材と、を備える。そして、前記ハウジング本体の内周面における前記内壁部材に覆われた部分であって、その重力方向における下方側の部位に、前記覆われた部分の排気流れ方向上流側の端部まで前記タービンホイールの回転軸と平行に延びる溝が形成されている。前記溝の底部が前記端部に近づくに連れて重力方向下方側になるように水平方向に対して傾斜している。
【０００７】
上記タービンハウジングでは、低温時に発生した凝縮水がハウジング本体と内壁部材との間隙に侵入した場合に、この凝縮水が重力によってハウジング本体の内周面に形成された溝の内部に流れ落ちるとともに同溝の内部を排気流れ方向上流側の端部まで流れて、上記間隙の外部に排出されるようになる。このように上記タービンハウジングによれば、ハウジング本体と内壁部材との間隙から凝縮水を排出することができるため、凝縮水によるハウジング本体や内壁部材の腐食を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態のタービンハウジングが適用されるターボチャージャの断面構造を模式的に示す断面図。
【図２】同タービンハウジングの断面構造を示す断面図。
【図３】内壁部材およびその周辺の拡大断面構造を示す断面図。
【図４】低温時における排出溝周辺の断面構造を示す断面図。
【図５】高温時における排出溝周辺の断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、タービンハウジングの一実施形態について説明する。
図１に示すように、ターボチャージャ１０は、内燃機関１の吸気通路２に配設されるコンプレッサ２０と、同内燃機関１の排気通路３に配設されるタービン３０と、それらコンプレッサ２０およびタービン３０を連結するセンターハウジング１１とを備えている。
【００１０】
コンプレッサ２０はコンプレッサハウジング２１を備えている。コンプレッサハウジング２１の内部にはコンプレッサ室２２が形成されており、コンプレッサ室２２にはコンプレッサホイール２３が収容されている。一方、タービン３０はタービンハウジング３１を備えている。タービンハウジング３１の内部にはタービン室３２が形成されており、同タービン室３２にはタービンホイール３３が収容されている。センターハウジング１１には、シャフト１２が回転可能に支持されており、同シャフト１２の一端にはコンプレッサホイール２３が固定され、他端にはタービンホイール３３が固定されている。このターボチャージャ１０は、コンプレッサホイール２３とタービンホイール３３とが一体回転する構造になっている。
【００１１】
コンプレッサ室２２はコンプレッサホイール２３の回転軸Ｌ１に沿って延設されている。また、コンプレッサハウジング２１には、上記コンプレッサホイール２３の外周において渦巻形状で延びるスクロール通路２４が形成されている。
【００１２】
一方、タービン室３２はタービンホイール３３の回転軸Ｌ１に沿って延設されている。また、タービンハウジング３１には上記タービンホイール３３の外周において渦巻形状で延びるスクロール通路３４が形成されている。スクロール通路３４は上記タービン室３２の周壁においてその全周にわたる円環形状で開口されている。
【００１３】
上記ターボチャージャ１０では次のようにして内燃機関１への過給が行われる。内燃機関１の排気がスクロール通路３４を介してタービンホイール３３に吹き付けられると、同タービンホイール３３が排気流のエネルギを受けることによって回転する。そして、このタービンホイール３３の回転がシャフト１２を通じてコンプレッサホイール２３に伝達されて、同コンプレッサホイール２３が回転する。これによりコンプレッサ２０内では、同コンプレッサ２０の入口部２０ａからコンプレッサ室２２に流入する吸気が、コンプレッサホイール２３の回転による遠心力の作用により、スクロール通路２４、ひいては内燃機関１の各気筒へと送られる。内燃機関１では、こうした排気の持つエネルギを利用した過給を行うことによって出力向上が図られる。
【００１４】
上記ターボチャージャ１０としては水冷式のものが採用されている。具体的には、ハウジング本体４０の内部に、冷却水を循環させるための冷却水路３５が形成されている。そして、この冷却水路３５の内部に冷却水を強制的に循環させることにより、タービンハウジング３１が冷却される構造になっている。なお本実施形態では、内燃機関１の運転に際して同内燃機関１の冷却に用いられる冷却水の一部が上記冷却水路３５に供給されて循環するようになっている。
【００１５】
図１または図２に示すように、タービンハウジング３１は、ハウジング本体４０とその内部に取り付けられた内壁部材５０とによって構成されている。ハウジング本体４０はアルミニウム合金により形成されている。内壁部材５０は、耐熱性の高い材料であり、且つハウジング本体４０より熱伝導率の高い材料（本実施形態では、ステンレス鋼）により形成されている。このように本実施形態では、ハウジング本体４０の内部に、同ハウジング本体４０とは別体に形成された内壁部材５０が設けられている。また内壁部材５０は、一方（図１における左側）の端部が拡径された円筒形状に形成されている。
【００１６】
そして内壁部材５０は、タービン室３２における上記タービンホイール３３より排気流れ方向下流側の部分の一部、および上記タービンホイール３３の周壁になる部分（いわゆるシュラウド部の内周壁）、およびスクロール通路３４における上記タービンホイール３３側の部分の内壁を形成するように、ハウジング本体４０の内部に取り付けられる。なお内壁部材５０は、拡径された形状の側の部分がシュラウド部およびスクロール通路３４の内壁を形成する状態で配設されている。
【００１７】
上記タービンハウジング３１では、ハウジング本体４０と内壁部材５０とが別体に形成されるため、ハウジング本体４０と内壁部材５０との接触部分に間隙が形成されてしまう。この間隙は微小であるために、タービンハウジング３１内で発生した凝縮水が侵入した場合に同凝縮水が溜まりやすい。そのため、上記間隙に侵入した凝縮水による電食などによってハウジング本体４０や内壁部材５０の腐食を招くおそれがある。
【００１８】
そこで、本実施形態では、ハウジング本体４０と内壁部材５０との間に、凝縮水を外部に排出するための排出溝４１を設けるようにしている。以下、この排出溝４１について詳細に説明する。
【００１９】
図３および図４に示すように、排出溝４１は、ハウジング本体４０の内周面における上記内壁部材５０に覆われた部分であって、その重力方向における最も下方側の部位に、タービンホイール３３の回転軸Ｌ１と平行に延びる形状で形成されている。排出溝４１は、ハウジング本体４０の内周面における上記内壁部材５０に覆われた部分の排気流れ方向上流側（図３における左側）の端部まで延設されている。また排出溝４１は、その底部が、上記端部に近づくに連れて重力方向下方側になるように水平方向に対して傾斜している。
【００２０】
以下、こうした排出溝４１を設けることによる作用について説明する。
上記タービンハウジング３１では、内燃機関１の運転停止時などの低温時に発生した凝縮水がハウジング本体４０と内壁部材５０との間隙に侵入すると、図４中に白抜きの矢印で示すように、この凝縮水が重力によって間隙内を伝い排出溝４１の内部に流れ落ちるようになる。そして、この凝縮水は、図３中に白抜きの矢印で示すように、排出溝４１の内部を排気流れ方向上流側の端部まで流れて、同端部からハウジング本体４０と内壁部材５０との間隙の外部（詳しくは、スクロール通路３４内）に排出されるようになる。このように上記タービンハウジング３１によれば、ハウジング本体４０と内壁部材５０との間隙から凝縮水を排出することができるため、凝縮水によるハウジング本体４０や内壁部材５０の腐食を抑えることができる。
【００２１】
図５に、高温時における排出溝４１周辺の断面構造を示す。図５に示すように、上記タービンハウジング３１では、排出溝４１の深さは、内燃機関１の運転に伴ってタービンハウジング３１が高温になったときに、熱膨張する内壁部材５０によって排出溝４１が埋まるように設定されている。
【００２２】
内壁部材５０は排気に直接触れて高温になるために熱膨張量が大きいのに対して、ハウジング本体４０は冷却水によって冷却されて比較的低温になるために熱膨張量が小さい。タービンハウジング３１では、そうした熱膨張量の差により、高温時には内壁部材５０の外周面がハウジング本体４０の内周面に押し付けられる。そして、このとき内壁部材５０によってハウジング本体４０の排出溝４１が埋まる構造になっている。これにより、ターボチャージャ１０の運転に際して、ハウジング本体４０と内壁部材５０との間隙に繋がる上記排出溝４１を塞ぐことができるため、排出溝４１を形成することに起因するターボチャージャ１０の運転効率の低下を抑えることができる。
【００２３】
また、内壁部材５０の若干の膨張が許容されるため、低温時に内壁部材５０の外周面とハウジング本体４０の内周面とが強固に固定されているものと比較して、タービンハウジング３１の温度変化に起因する内壁部材５０やハウジング本体４０における内部応力の発生が抑えられ、これによりタービンハウジング３１の信頼性の向上を図ることができる。
【００２４】
さらに、上記タービンハウジング３１では、内壁部材５０がハウジング本体４０に強固に固定されておらず、若干の相対移動が可能な状態になっている。タービンハウジング３１の内部において、内壁部材５０より排気流れ方向下流側の部分（例えば、タービン室３２におけるタービンホイール３３より下流側の部分）の圧力Ｐ１（図３）は、内壁部材５０より排気流れ方向上流側の部分（例えば、スクロール通路３４）の圧力Ｐ２より低い（Ｐ１＜Ｐ２）。そのため、内燃機関１が運転されて、そうした圧力差が生じると、この圧力差によって内壁部材５０が排気流れ方向下流側に向けて押圧される。これにより、内壁部材５０の排気流れ方向上流側の端部、すなわち拡径された形状の部分がハウジング本体４０の内面に押し付けられるため、同端部における内壁部材５０とハウジング本体４０との密着の度合いが高くなり、これによっても上記排出溝４１が塞がれるようになる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ハウジング本体４０の内周面における上記内壁部材５０に覆われた部分であって、その重力方向における最も下方側の部位に、タービンホイール３３の回転軸Ｌ１と平行に延びる形状の排出溝４１を形成した。排出溝４１をハウジング本体４０の内周面における上記内壁部材５０に覆われた部分の排気流れ方向上流側の端部まで延設し、排出溝４１の底部を、上記端部に近づくに連れて重力方向下方側になるように水平方向に対して傾斜させた。これにより、排出溝４１を通じてハウジング本体４０と内壁部材５０との間隙から凝縮水を排出することができるため、凝縮水によるハウジング本体４０や内壁部材５０の腐食を抑えることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・ハウジング本体４０と内壁部材５０とを、相対移動しないように強固に固定してもよい。
【００２７】
・排出溝４１を、一本のみ形成することに限らず、複数本形成してもよい。この場合には、それら排出溝を、ハウジング本体４０の内周面における上記内壁部材５０に覆われた部分であって、その重力方向における下方側の部位にそれぞれ形成すればよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…内燃機関、２…吸気通路、３…排気通路、１０…ターボチャージャ、１１…センターハウジング、１２…シャフト、２０…コンプレッサ、２０ａ…入口部、２１…コンプレッサハウジング、２２…コンプレッサ室、２３…コンプレッサホイール、２４…スクロール通路、３０…タービン、３１…タービンハウジング、３２…タービン室、３３…タービンホイール、３４…スクロール通路、３５…冷却水路、４０…ハウジング本体、４１…排出溝、５０…内壁部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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