(57)【要約】【課題】ディフューザ通路におけるデポジットの付着を防止することができるターボチャージャを提供すること。【解決手段】ターボチャージャ１はコンプレッサハウジング２と軸受ハウジング３とを備える。コンプレッサハウジング２はディフューザ面２２２を有し、軸受ハウジング３は対向面３１１を有する。ディフューザ面２２２及び対向面３１１の少なくとも一方にはダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含む保護層４が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、
上記インペラを一端に固定したロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングとを備え、
上記空気流路は、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を外部へ導く吐出スクロール室とを有し、
上記コンプレッサハウジングは、上記インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から上記吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有し、
上記軸受ハウジングは、上記コンプレッサハウジングの上記ディフューザ面に対向すると共に該ディフューザ面との間にディフューザ通路を形成する対向面を有し、
上記コンプレッサハウジングの上記ディフューザ面及び上記軸受ハウジングの上記対向面の少なくとも一方には、ダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含む保護層が形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
上記保護層は、上記コンプレッサハウジングの上記ディフューザ面及び上記軸受ハウジングの上記対向面の双方に設けてある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】
上記保護層は、上記吐出スクロール室の内側壁面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
上記保護層はダイヤモンドライクカーボンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の可変ノズルターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるターボチャージャは、コンプレッサにおいて吸入した空気を圧縮して内燃機関へ向かって吐出するよう構成されている（特許文献１参照）。
すなわち、ターボチャージャは、インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、インペラを一端に固定したロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングとを備えている。空気流路は、インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、インペラから吐出された圧縮空気が流れ込む吐出スクロール室とを有する。
【０００３】
また、コンプレッサハウジングは、インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有する。軸受ハウジングは、コンプレッサハウジングのディフューザ面との間にディフューザ通路を形成する。
そして、ターボチャージャは、インペラから吐出された圧縮空気がディフューザ通路を通過して吐出スクロール室に流れ込み、さらに吐出スクロール室から内燃機関側へ吐出されるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８０８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、内燃機関には、クランクケース内に発生したブローバイガスを吸気通路に還流させ、クランクケース内やヘッドカバー内を清浄化するブローバイガス還流装置（以下、ＰＣＶという）を備えたものがある。この場合、ブローバイガスに含まれるオイル（オイルミスト）がＰＣＶからターボチャージャにおけるコンプレッサの上流側の吸気通路に流出することがある。
【０００６】
このとき、コンプレッサの出口空気圧力が高いとその出口空気温度も高くなるため、ＰＣＶから流出したオイルが蒸発を起因とする濃縮・高粘度化によってコンプレッサハウジングのディフューザ面やそれに対向する軸受ハウジングの表面等にデポジットとなって堆積することがある。そして、堆積したデポジットによってディフューザ通路が狭められ、ターボチャージャの性能低下を招き、さらには内燃機関の出力低下を招くおそれがある。
【０００７】
なお、上述したようなディフューザ通路におけるデポジットの堆積を防止するため、コンプレッサの出口空気温度をある程度抑制することも考えられるが、この場合、ターボチャージャの性能を十分に発揮することができず、また、内燃機関の出力を十分に高めることが困難となる。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、ディフューザ通路におけるデポジットの堆積を防止することができるターボチャージャを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、インペラが配された空気流路を内側に有するコンプレッサハウジングと、
上記インペラを一端に固定したロータシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングとを備え、
上記空気流路は、上記インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、上記インペラの外周側において周方向に形成され、上記インペラから吐出される圧縮空気を外部へ導く吐出スクロール室とを有し、
上記コンプレッサハウジングは、上記インペラに対向するシュラウド面と、該シュラウド面から上記吐出スクロール室に向かって延びるディフューザ面とを有し、
上記軸受ハウジングは、上記コンプレッサハウジングの上記ディフューザ面に対向すると共に該ディフューザ面との間にディフューザ通路を形成する対向面を有し、
上記コンプレッサハウジングの上記ディフューザ面及び上記軸受ハウジングの上記対向面の少なくとも一方には、ダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含む保護層が形成されていることを特徴とするターボチャージャにある。
【発明の効果】
【００１０】
上記ターボチャージャにおいて、コンプレッサハウジングのディフューザ面及び軸受ハウジングの対向面の少なくとも一方には、保護層が形成されている。保護層は、ダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含んでいる。ダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含む保護層は、硬質であって、表面平滑性、離型性、耐摩耗性、耐焼き付き性、科学的安定性等に優れている。これにより、当該デポジットがディフューザ通路側の表面（保護層）に付着することが防止される。また、仮に当該デポジットがディフューザ通路側の表面（保護層）に接触した場合であっても、当該デポジットはディフューザ通路側の表面（保護層）に付着せずにディフューザ通路を流れる給気によって吹き飛ばされる。その結果、デポジットがディフューザ通路に堆積することを防止することができる。
【００１１】
なお、コンプレッサの出口温度が比較的低い場合においては、液状のオイルミストがディフューザ通路に飛来することがある。そして、当該液状のオイルミストが保護層に付着しようとした場合でも、保護層が優れた離型性を有するため、当該オイルミストはディフューザ通路を流通する給気によって吹き飛ばされる。その結果、オイルミストがデポジットとしてディフューザ通路に堆積することを防止することができる。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、ディフューザ通路におけるデポジットの付着を防止することができるターボチャージャを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、ターボチャージャを示す断面説明図。
【図２】実施例１における、ターボチャージャを示す断面拡大説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記保護層の形成は、例えば、熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤなどの化学気相成長法の他、真空蒸着法、イオンプレーティング、スパッタリング、イオン注入法などの物理気相成長法によって、ダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含む膜を形成することにより行うことができる。例えば、ダイヤモンドを含む保護層を形成する場合には、フッ素樹脂を基材としてダイヤモンド粉末を分散させて膜状に成形したいわゆるダイヤモンドコートにより保護層を形成することができる。
【００１５】
上記軸受ハウジングは、一体的に構成されていてもよいし、複数の部材を組み合わせて構成されていてもよい。つまり、後者の場合、例えば、軸受ハウジングが、軸受本体部と、軸受本体部とコンプレッサハウジングとの間に配設されて空気流路の一部に面するバックプレートとを別体として有する構成とすることができる。この場合、バックプレートにおけるコンプレッサ側の面に上記対向面が形成される。そして、バックプレートの当該対向面に上記保護層を形成することができる。
【００１６】
また、上記保護層は、ディフューザ面および対向面において、周方向全体にわたって環状に設けられていることが好ましい。この場合には、ディフューザ通路におけるデポジットの付着の防止効果が、周方向全体にわたってばらつくことを防ぐことができる。
【００１７】
また、上記保護層は、ディフューザ面および対向面において、径方向におけるディフューザ通路の全長の半分以上の長さ領域に形成されていることが好ましい。この場合には、ディフューザ通路へのデポジットの付着を効果的に防ぐことができる。ここで、ディフューザ通路の全長は、ディフューザ面と対向面とが互いに平行に配された領域の径方向の長さである。なお、径方向におけるディフューザ通路の全長にわたって上記保護層を形成することもできる。
【００１８】
上記ターボチャージャにおいて、上記保護層は、上記コンプレッサハウジングの上記ディフューザ面及び上記軸受ハウジングの上記対向面の双方に形成されていることが好ましい。この場合には、コンプレッサハウジングのディフューザ面及び軸受ハウジングの対向面のいずれにおいてもデポジットの付着を効果的に防ぐことができる。
【００１９】
上記保護層は、上記吐出スクロール室の内側壁面に形成されていることとすることができる。この場合には、吐出スクロール室内にデポジットが堆積することを防止することができる。例えば、コンプレッサハウジングを複数のピースに分割形成して、吐出スクロール室の内側壁面にブラインド部（外側から見えない部分）が形成されないようにすることにより、上記保護層を吐出スクロール室の内側壁面の全域に形成することが可能である。
【００２０】
上記保護層はダイヤモンドライクカーボンからなることが好ましい。この場合には、ダイヤモンドからなる保護層（いわゆるダイヤモンドコート）よりもさらに表面平滑性に優れた保護層を形成しやすいため、デポジットの付着を一層防止することができ、デポジットの堆積を一層抑制することができる。また、ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層は、ダイヤモンドコートによる保護層よりも安価に形成できるため、コスト面でも有利となる。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
上記ターボチャージャにかかる実施例について、図１、図２を用いて説明する。
本例のターボチャージャ１は、図１に示すごとく、インペラ１３が配された空気流路１０を内側に有するコンプレッサハウジング２と、インペラ１３を一端に固定したロータシャフト１４を回転自在に支持する軸受ハウジング３とを備えている。
空気流路１０は、インペラ１３に向けて空気を吸い込む吸気口１１と、上記インペラ１３の外周側において周方向に形成され、インペラ１３から吐出される圧縮空気を外部へ導く吐出スクロール室１２とを有する。
【００２２】
コンプレッサハウジング２は、インペラ１３に対向するシュラウド面２２１と、シュラウド面２２１から吐出スクロール室１２に向かって延びるディフューザ面２２２とを有する。
軸受ハウジング３は、コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２に対向すると共にディフューザ面２２２との間にディフューザ通路１５を形成する対向面３１１を有する。
コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２及び軸受ハウジング３の対向面３１１の少なくとも一方（本例では両方）には、ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層４が形成されている。
【００２３】
以下、本例のターボチャージャ１について、詳述する。
ターボチャージャ１は、ＰＣＶを備えた内燃機関に接続して用いることができる。
図１に示すごとく、ターボチャージャ１は、自動車等の内燃機関から排出される排ガスによってタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサにおいて吸入空気を圧縮し、その圧縮空気を内燃機関に送り込むよう構成されている。したがって、ターボチャージャ１は、軸方向において、コンプレッサの外殻を構成するコンプレッサハウジング２と反対側にタービンハウジング（図示略）を備えている。
【００２４】
タービンハウジングの内側には、タービンインペラが配された排ガス流路が形成されている。タービンインペラは、ロータシャフト１４に固定されている。すなわち、ロータシャフト１４によって、コンプレッサのインペラ１３とタービンインペラとが連結されている。これにより、タービンインペラの回転に伴い、コンプレッサのインペラ１３が回転するよう構成されている。
【００２５】
図１に示すごとく、コンプレッサハウジング２は、３つのピース、すなわち、シュラウドピース２２とスクロールピース２３と外周環状ピース２４とを互いに組み付けることにより構成されている。スクロールピース２３は、吸気口１１を形成する筒状の吸気口形成部２１と、シュラウドピース２２と外周環状ピース２４とともに吐出スクロール室１２を形成する吐出スクロール室形成部２３１とを有する。シュラウドピース２２は、シュラウド面２２１及びディフューザ面２２２を形成する。ディフューザ面２２２は、軸受ハウジング３の対向面３１１に対向するように円環状に形成されている。また、ディフューザ面２２２は、軸受ハウジング３の対向面３１１との間にディフューザ通路１５を形成している。ディフューザ通路１５において、インペラ１３により圧縮された圧縮空気は、上流側のインペラ１３側から下流側の吐出スクロール室１２側へ流れ、図示しないアウトレットポートから外部（内燃機関側）に導出される。
【００２６】
また、コンプレッサハウジング２のシュラウド部２２の内周側には、インペラ１３が配置されている。インペラ１３は、軸端ナット１４１によってロータシャフト１４に固定されるハブ１３１と、ハブ１３１の外周面から突出してなると共に周方向に並んで配置された複数のブレード１３２とを有する。複数のブレード１３２は、コンプレッサハウジング２のシュラウド面２２１に対向して配置されている。
【００２７】
また、コンプレッサハウジング２とタービンハウジングとの間には、ロータシャフト１４を回転自在に軸支する軸受ハウジング３が配置されている。軸受ハウジング３の軸方向の一端側には、略円板状のフランジ部３３が設けられている。フランジ部３３におけるコンプレッサ側の面には、コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２に対向する対向面３１１が円環状に形成されている。
【００２８】
図２に示すごとく、本例のターボチャージャ１は、保護層４として、第１保護層４１と第２保護層４２とを備える。第１保護層４１は、コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２及び軸受ハウジング３の対向面３１１に形成されている。第１保護層４１は、ディフューザ面２２２及び軸受ハウジング３の対向面３１１にダイヤモンドライクカーボンを蒸着して形成された薄膜からなる。第１保護層４１の膜厚は特に限定されない。第１保護層４１は、コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２および軸受ハウジング３の対向面３１１において、周方向全体にわたって環状に設けられている。また、付着防止部４は、ディフューザ面２２２および対向面３１１において、径方向におけるディフューザ通路１５の全長の領域に形成されている。
【００２９】
第２保護層４２は、吐出スクロール室１２の内側壁面１２１に形成されている。第２保護層４２は、内側壁面１２１にダイヤモンドライクカーボンを蒸着して形成された薄膜からなる。第２保護層４２は、内側壁面１２１の全域に形成されており、第１保護層４１に連続している。第１保護層４１と同様に、第２保護層４２の膜厚は特に限定されない。
【００３０】
なお、ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層４（第１保護層４１、第２保護層４２）の形成容易性や定着性を考慮して、保護層４を形成する前に下地層を形成し、当該下地層の上に保護層４を形成してもよい。下地層は、コンプレッサハウジング２や軸受ハウジング３の材質などを考慮して適宜選択できる。なお、保護層４は、ダイヤモンドライクカーボンにフッ素、ケイ素などの油と接触角を大きくすることができる元素を含有させたものにより形成することが好ましい。この場合には、保護層４において油との接触角が大きくなるため、デポジットの付着防止効果が一層向上する。ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層４は、ＰＩＧプラズマＣＶＤ法によって形成することが好ましい。この場合には、保護層４の表面粗さＲａを数ｎｍ程度まで小さくできるため、表面平滑性に一層優れた保護層４を形成することができる。
【００３１】
次に、本例のターボチャージャ１における作用効果を説明する。
上記ターボチャージャ１において、コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２及び軸受ハウジング３の対向面３１１に保護層４（第１保護層４１）が形成されている。保護層４はダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモンドを含んでおり、本例ではダイヤモンドカーボンからなる。そのため、保護層４は硬質であって、表面平滑性、離型性、耐摩耗性、耐焼き付き性、科学的安定性等に優れている。これにより、当該デポジットがディフューザ通路１５側の表面（保護層４）に付着することが防止される。また、仮に当該デポジットがディフューザ通路１５側の表面（保護層４）に接触した場合であっても、当該デポジットはディフューザ通路１５側の表面（保護層４）に付着せずにディフューザ通路１５を流れる給気によって吹き飛ばされる。その結果、デポジットがディフューザ通路１５に堆積することを防止することができる。
【００３２】
なお、コンプレッサの出口温度が比較的低い場合においては、液状のオイルミストがディフューザ通路１５に飛来することがある。そして、当該液状のオイルミストが保護層４に付着しようとした場合でも、保護層４は優れた離型性を有するため、当該オイルミストはディフューザ通路１５を流通する給気によって吹き飛ばされる。その結果、オイルミストがデポジットとしてディフューザ通路１５に堆積することを防止することができる。
【００３３】
本例では、保護層４は、コンプレッサハウジング２のディフューザ面２２２及び軸受ハウジング３の対向面３１１の双方に形成されている。これにより、コンプレッサハウジング２のディフューザ面１５及び軸受ハウジング３の対向面３１１のいずれにおいてもデポジットの付着を効果的に防ぐことができる。
【００３４】
また、本例では、保護層４として、吐出スクロール室１２の内側壁面１２１に第２保護層４２が形成されている。これにより、吐出スクロール室１２内にデポジットが堆積することを防止することができる。
【００３５】
本例では、保護層４はダイヤモンドライクカーボンからなる。これにより、ダイヤモンドからなる保護層（いわゆるダイヤモンドコート）よりもさらに表面平滑性に優れた保護層を形成しやすいため、デポジットの付着を一層防止することができ、デポジットの堆積を一層抑制することができる。また、ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層４は、ダイヤモンドコートによる保護層よりも安価に形成できるため、コスト面で有利となる。
【００３６】
なお、本例では、ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層４を採用したが、これに替えて、ダイヤモンドを含む保護層（いわゆるダイヤモンドコート）を採用してもよい。この場合には、ダイヤモンドライクカーボンからなる保護層４に比べて、表面平滑性が劣ったり、コスト高となったりする場合があるものの、高い表面平滑性、離型性、耐摩耗性、耐焼き付き性、科学的安定性等を有する保護層が得られるため、デポジットが付着することを防止して、デポジットの堆積を抑制することができる。
【００３７】
また、保護層４（第１保護層４１）は、ディフューザ面２２２及び対向面３１１において、周方向全体にわたって環状に設けられている。これにより、ディフューザ通路１５におけるデポジットの付着の防止効果が、周方向全体にわたってばらつくことを防ぐことができる。
【００３８】
また、保護層４（第１保護層４１）は、ディフューザ面２２２および対向面３１１において、径方向におけるディフューザ通路１５の全長の領域に形成されている。これにより、ディフューザ通路１５へのデポジットの付着を効果的に防ぐことができる。
【００３９】
本例では、第１保護層４１は、ディフューザ面２２２及び対向面３１１の双方に設けられているが、これに限定されず、第１保護層４１を、ディフューザ面２２２及び対向面３１１のいずれか一方にのみ設けることとしてもよい。この場合には、第１保護層４１を双方に設けることによる作用効果を除いて上述の作用効果を奏する。
【００４０】
以上のごとく、ターボチャージャ１によれば、ディフューザ通路１５におけるデポジットの付着を防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ターボチャージャ
１０  空気流路
１１  吸気口
１２  吐出スクロール室
１２１  内側壁面
１３  インペラ
１４  ロータシャフト
２  コンプレッサハウジング
２２１  シュラウド面
２２２  ディフューザ面
３  軸受ハウジング
３１１  対向面
４  保護層
【図１】
2015222031.tif 000003
【図２】
2015222031.tif 000004