(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気により駆動されるタービンホイールと、
軸部材を介して上記タービンホイールと同軸に連結された第１コンプレッサホイールおよび第２コンプレッサホイールと、
上記第１，第２コンプレッサホイールを収容するとともに、第１コンプレッサホイールで加圧された空気を第２コンプレッサホイールに送る連通路が内部に形成されたメインハウジングと、
筒状のモータハウジングを有するとともに上記連通路内に配置されて、上記軸部材を回転軸とする電動モータと、
上記メインハウジングとその内側のモータハウジングとの間に設けられ、上記連通路を円周方向で複数の領域に区画している複数の放熱フィンと、
上記電動モータの制御を司るコントロールユニットと、
上記メインハウジングの内外の発熱部を冷却する冷却機構と、
を備えていて、
上記冷却機構は、
上記放熱フィンに設けられるとともに冷却水が供給されて、上記連通路内の空気を冷却する第１冷却部と、
上記モータハウジングに設けられるとともに冷却水が供給されて、上記電動モータの固定子を冷却する第２冷却部と、
冷却水が供給されて、上記コントロールユニットを冷却する第３冷却部と、
を有していることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
上記コントロールユニットは上記メインハウジングの外周に固定配置されているもので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】
上記コントロールユニットは上記メインハウジングと近接配置されているもので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４】
上記第１冷却部は上記放熱フィンの一部に形成された第１ウォータージャケット部であり、
上記第２冷却部は上記モータハウジングに形成された第２ウォータージャケット部であり、
上記第３冷却部は上記メインハウジングの一部に形成された第３ウォータージャケット部であることを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
上記冷却機構における冷却水供給系に分配手段が設けられていて、
上記内燃機関が搭載される車両の運転状態に応じて、上記分配手段により上記第１〜第３冷却部への冷却水の供給と遮断が切り換えられるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のターボチャージャ。
【請求項６】
上記冷却機構における冷却水供給系に分配手段が設けられていて、
上記第１〜第３冷却部での冷却負荷に応じて当該第１〜第３冷却部への冷却水の分配量が上記分配手段により予め決定されるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のターボチャージャ。
【請求項７】
上記放熱フィンは、上記軸部材の軸方向視で上記モータハウジングの外周から放射状に突出しているとともに、上記電動モータにおける第１コンプレッサホイール側の端部から第２コンプレッサホイール側の端部にわたって連続したものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のターボチャージャ。
【請求項８】
上記電動モータでは、
上記連通路の入口側の空気が上記モータハウジングにおける第１コンプレッサホイール側の端部から内部に導入されて、その導入された空気が上記モータハウジングにおける第２コンプレッサホイール側の端部から上記連通路の出口側に排出されるようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のターボチャージャに関し、特に電動モータによるアシスト機能を備えた二段過給タイプのターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動モータによるアシスト機能を備えた二段過給タイプのターボチャージャとして特許文献１に記載されたものが提案されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されたターボチャージャでは、過給のための第１コンプレッサ部と第２コンプレッサ部とが隣接して配置されているとともに、これらの第１，第２コンプレッサ部をはさんで第１コンプレッサ部側に電動モータが、第２コンプレッサ部側に排気により駆動されるタービン部がそれぞれ配置されていて、第１コンプレッサホイールと第２コンプレッサホイールのほか、電動モータの回転子およびタービンホイールのそれぞれが共通するシャフトに同軸一体に固定されている。
【０００４】
そして、電動モータの固定子（ステータ）の外側に設けた流路を通して第１コンプレッサ部の吸い込み側に空気が流入するようになっているとともに、第１コンプレッサ部の圧縮側と第２コンプレッサ部の吸い込み側とを接続している流路にインタークーラ（熱交換器）が配置された構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１１−５０９３７４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、特許文献１に記載されたターボチャージャの構造では、第１コンプレッサ部の吸い込み側に流入する空気がモータ固定子の外側の流路を通流することになるので、モータ固定子の冷却効果は期待できるものの、モータ固定子から奪った熱量はそのまま第１コンプレッサ部に持ち込まれることになるので、第１コンプレッサ部やその後段の第２コンプレッサ部での過給圧を上昇させる上で不利になる。
【０００７】
また、第１コンプレッサ部の圧縮側の空気を第２コンプレッサ部に吸い込む前に、双方のコンプレッサ部同士を接続している流路の途中であって且つコンプレッサ部本体部およびタービン部本体部を含む本体部の外部に設けたインタークーラで冷却するようにしているので、流路の冗長化による圧力損失を伴うほか、第１コンプレッサ部の圧縮側の空気はモータ固定子から奪った熱量を有しているので、相対的にインタークーラでの熱負荷が大きくなる。そのため、インタークーラとして能力が大きなものが必要となり、必然的にインタークーラを含むターボチャージャ周りの構造が大型化することとなって好ましくない。
【０００８】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、電動モータの固定子だけでなく、個々のコンプレッサ部に吸い込まれる空気の冷却性能を高めて、過給圧をさらに高めることが可能なターボチャージャを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関から排出される排気により駆動されるタービンホイールと、軸部材を介して上記タービンホイールと同軸に連結された第１コンプレッサホイールおよび第２コンプレッサホイールと、上記第１，第２コンプレッサホイールを収容するとともに、第１コンプレッサホイールで加圧された空気を第２コンプレッサホイールに送る連通路が内部に形成されたメインハウジングと、筒状のモータハウジングを有するとともに上記連通路内に配置されて、上記軸部材を回転軸とする電動モータと、上記メインハウジングとその内側のモータハウジングとの間に設けられ、上記連通路を円周方向で複数の領域に区画している複数の放熱フィンと、上記電動モータの制御を司るコントロールユニットと、上記メインハウジングの内外の発熱部を冷却する冷却機構と、を備えるものとした。
【００１０】
その上で、上記冷却機構は、上記放熱フィンに設けられるとともに冷却水が供給されて、上記連通路内の空気を冷却する第１冷却部と、上記モータハウジングに設けられるとともに冷却水が供給されて、上記電動モータの固定子を冷却する第２冷却部と、冷却水が供給されて、上記コントロールユニットを冷却する第３冷却部と、を有しているものである。
【００１１】
この場合において、上記コントロールユニットはメインハウジングの外周に固定配置されているものであっても良く、あるいは上記コントロールユニットはいわゆる外置きタイプのものとしてメインハウジングと近接配置されているものであっても良い。
【００１２】
そして、上記コントロールユニットがメインハウジングの外周に固定配置されている場合には、上記第１冷却部は上記放熱フィンの一部に形成された第１ウォータージャケット部であり、上記第２冷却部は上記モータハウジングに形成された第２ウォータージャケット部であり、上記第３冷却部は上記メインハウジングの一部に形成された第３ウォータージャケット部であることが望ましい。
【００１３】
また、効率良く冷却性能を発揮させる上では、上記冷却機構における冷却水供給系に分配手段が設けられていて、内燃機関が搭載される車両の運転状態に応じて、上記分配手段により第１〜第３冷却部への冷却水の供給と遮断が切り換えられるようになっていることが望ましい。
【００１４】
あるいは、上記冷却機構における冷却水供給系に分配手段が設けられていて、上記第１〜第３冷却部での冷却負荷に応じて当該第１〜第３冷却部への冷却水の分配量が上記分配手段により予め決定されるようになっていることが望ましい。
【００１５】
さらに、上記連通路での空気の冷却効果を高める上では、上記放熱フィンは、上記軸部材の軸方向視で上記モータハウジングの外周から放射状に突出しているとともに、上記電動モータにおける第１コンプレッサホイール側の端部から第２コンプレッサホイール側の端部にわたって連続したものであることが望ましい。
【００１６】
同様に、上記電動モータでの冷却効果を高める上では、当該電動モータでは、上記連通路の入口側の空気が上記モータハウジングにおける第１コンプレッサホイール側の端部から内部に導入されて、その導入された空気が上記モータハウジングにおける第２コンプレッサホイール側の端部から上記連通路の出口側に排出されるようになっていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、連通路が形成されているメインハウジング内において、一段目のコンプレッサホイールと二段目のコンプレッサホイールとの間に電動モータが配置されているとともに、連通路内の空気を冷却する第１冷却部と、電動モータの固定子を冷却する第２冷却部とがそれぞれに独立して設けられているため、一段目のコンプレッサホイールに吸い込まれる空気はもちろんのこと、二段目のコンプレッサホイールに吸い込まれる空気が電動モータからの熱的影響を受けることがなく、特に二段目のコンプレッサホイールに吸い込まれる空気および固定子の冷却性能に優れ、過給圧を一段と高めることができる。
【００１８】
また、電動モータの制御を司るコントロールユニットとともに、そのコントロールユニットを冷却する第３冷却部が独立して設けられているため、コントロールユニットの機能を安定的に維持できるほか、コントロールユニットの発熱によって各コンプレッサホイールに吸い込まれる空気が熱的影響を受けることもない。
【００１９】
さらに、コントロールユニットがメインハウジングの外周に固定配置されている場合には、第１〜第３冷却部は実質的にメインハウジング内に内蔵されていることになるので、いわゆる外付けタイプの冷却器あるいは熱交換器が不要となり、ターボチャージャ周りの小型化と省スペース化を図る上で一段と有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るターボチャージャの好ましい実施の形態を示す図で、ターボチャージャの一部を切り欠いた斜視図。
【図２】図１に示したターボチャージャの全断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面説明図。
【図４】図１〜３に示したターボチャージャの冷却水による冷却系のみを抜き出した模式的な説明図。
【図５】図４の左側面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜５は本発明に係るターボチャージャのより具体的な実施の形態を示していて、図１はターボチャージャ１の一部を切り欠いた斜視図を、図２は図１に示したターボチャージャ１の全断面図を、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面説明図をそれぞれ示している。また、図４は図１〜３に示したターボチャージャ１における冷却系統の模式図を、図５は図４の左側面図をそれぞれ示している。
【００２２】
図１，２に示すように、ターボチャージャ１は、例えば車両等に搭載された内燃機関（図示せず）の給気系へ供給する空気をターボチャージャハウジング２内で二段階圧縮（過給）するものである。すなわち、ターボチャージャ１は、細長い円柱形状の軸部材６に、右端のタービンホイール３と左端の第１コンプレッサホイール（インペラ）４と中間部の第２コンプレッサホイール（インペラ）５とを同軸状に取り付けることで、排気エネルギーを利用した過給を行うものである。
【００２３】
略円筒状のターボチャージャハウジング２は、右側のタービンハウジング７と、左側のメインハウジングとしてのコンプレッサハウジング８と、タービンハウジング７とコンプレッサハウジング８との間に位置する中間ハウジング９と、によって大略構成されており、内部に段付き軸状の軸部材６が収容されている。
【００２４】
軸部材６は金属材料からなり、その右端にタービンホイール３が固定され、左端に第１コンプレッサホイール４が固定され、中間部分に第２コンプレッサホイール５が固定されている。そして、軸部材６は、タービンホイール３、第１コンプレッサホイール４および第２コンプレッサホイール５に近接する位置にて、ベアリング２９を介して回転可能に支持されている。
【００２５】
タービンハウジング７、コンプレッサハウジング８および中間ハウジング９の三者は、例えば金属材料の鋳造品で形成されている。
【００２６】
タービンハウジング７は図１に示すように略渦巻き状に形成されていて、内部にタービンホイール３が収容されている。タービンホイール３は、例えば金属材料の鋳造品をもって形成されていて、複数のタービンブレード１０を有している。
【００２７】
中間ハウジング９は、主として軸部材を支持するものである。また、この中間ハウジングは、タービンハウジング７とコンプレッサハウジング８とを軸方向に連結している。
【００２８】
コンプレッサハウジング８には、第１コンプレッサホイール４と、第２コンプレッサホイール５と、第１コンプレッサホイール４と第２コンプレッサホイール５の間に配置された電動モータ１１と、第１コンプレッサホイール４と電動モータ１１の間に介装された第１筒状部材１２と、第２コンプレッサホイール５と電動モータ１１の間に介装された第２筒状部材１３と、が収容されている。
【００２９】
ここで、コンプレッサハウジング８は、第１コンプレッサホイール４を覆っている第１ハウジング１４と、電動モータ１１および第１筒状部材１２を収容している第２ハウジング１５と、第２筒状部材１３および第２コンプレッサホイール５を覆っている第３ハウジング１６と、から大略構成されており、内部に第１コンプレッサホイール４で加圧（圧縮）された空気を第２コンプレッサホイール５の吸い込み側に送る連通路１７が形成されている。連通路１７は、第２ハウジング１５と第３ハウジング１６を含むコンプレッサハウジング８の長手方向に沿って、第１コンプレッサホイール４と第２コンプレッサホイール５との間に位置していて、実質的に軸部材６の外周面とコンプレッサハウジング８の内周面との間の比較的大きな空間として形成されている。
【００３０】
第１ハウジング１４は、第１コンプレッサホイール４を主として収容するものである。第２ハウジング１５は、連通路１７内に第１筒状部材１２と電動モータ１１を主として収容するものであり、第１ハウジング１４と第３ハウジング１６とを軸方向で連結している。また、第３ハウジング１６は、第２コンプレッサホイール５と第２筒状部材１３とを主として収容するものであり、図１に示すようにタービンハウジング７と同様に略渦巻き状に形成されていて、第２ハウジング１５と中間ハウジング９とを軸方向で連結している。
【００３１】
第１コンプレッサホイール４は、例えば金属材料の鋳造品であって、複数の第１コンプレッサブレード１８を有している。第２コンプレッサホイール５は、例えば金属材料の鋳造品であって、複数の第２コンプレッサブレード１９を有している。
【００３２】
電動モータ１１は、図２，３に示すように、円筒状のモータハウジング（モータケース）２０と、モータハウジング２０の内周側に固定されたスタータコイルからなる固定子（ステータ）２１と、軸部材６に固定されて複数の永久磁石を有する回転子（ロータ）２２と、から大略構成されている。この電動モータ１１は、軸部材６を回転軸とするものであり、例えばタービンホイール３の回転不足により十分な過給が行えない場合に起動して、そのタービンホイール３を回転駆動することにより、タービンホイール３の回転不足を補うことが可能となっている。また、電動モータ１１は、例えば車両運転状況に応じて発電機として機能して、回生エネルギーを取得することが可能である。そして、電動モータ１１は、軸部材６とコンプレッサハウジング８との間に確保された連通路１７の空間のうち、軸部材６に近い部分を同心状に占有している。
【００３３】
モータハウジング２０は、例えば金属材料からなり、図２，３に示すように、その外周に、軸方向に沿った複数の放熱フィン２３と、放熱フィン２３としても機能しつつ当該放熱フィン２３に比べて厚肉の複数のリブ２４と、を有していて、これらの複数の放熱フィン２３およびリブ２４はモータハウジング２０の全長にわたって連続して形成されている。そして、図３に示すように、軸部材６の軸方向視において複数の放熱フィン２３およびリブ２４共に放射状に形成されているとともに、複数のリブ２４は複数の放熱フィン２３に混在するかたちで円周方向の四等分位置に形成されていて、複数の放熱フィン２３およびリブ２４の先端面は第２ハウジング１５の内周面に内接している。そのため、これらの複数の熱フィン２３およびリブ２４の存在により、連通路１７のうちモータハウジング２０の外周側に残された空間が、円周方向において複数の空間に仕切られて細分化されている。
【００３４】
このモータハウジング２０は、円周方向の四箇所のリブ２４がモータハウジング２０の半径方向から第２ハウジング１５に図示せぬボルトで固定されている。また、モータハウジング２０は、第１コンプレッサホイール４側の端部に第１筒状部材１２が図示せぬボルトにより固定されているともに、第２コンプレッサホイール５側の端部に第２筒状部材１３が軸方向から図示せぬボルトで固定されている。
【００３５】
図１，２に示すように、第１筒状部材１２は、例えば金属材料の鋳造品であって、外周に複数の整流フィン２５を有している。整流フィン２５は、第１コンプレッサホイール４で加圧された圧縮側の空気の流れを整流しつつ、モータハウジング２０と第２ハウジング１５との間の連通路１７の空間に導入するものである。この第１筒状部材１２は、第１コンプレッサホイール４側の端部が、第１コンプレッサホイール４の背面と離間しているとともに、第１コンプレッサホイール４とは反対側の端部がモータハウジング２０の第１コンプレッサホイール４側の端部に図示せぬボルトにより固定されている。
【００３６】
第１筒状部材１２には、軸方向に沿った複数の第１空気導入穴２６が貫通形成されている。第１空気導入穴２６は、図２に示す右端がモータハウジング２０の内周面よりも内側に開口し、同図の左端が第１コンプレッサホイール４の背面と対向する位置に開口している。また、第１筒状部材１２には、図２に示す上端が第１筒状部材１２の外周面に開口し、同図の下端が第１空気導入穴２６の中央部分に接続されて径方向に沿った複数の第２空気導入穴２７が形成されている。
【００３７】
第２筒状部材１３は、例えば金属材料の鋳造品である。この第２筒状部材１３には、軸方向に沿った複数の空気排出穴２８が貫通形成されている。この空気排出穴２８は、図２に示す右端が第３ハウジング１６内で連通路１７と連通し、同図の左端がモータハウジング２０の内周面よりも内側に開口している。
【００３８】
図２に示した第１空気導入穴２６と第２空気導入穴２７が形成されていることによって、第１コンプレッサホイール４の背面側と整流フィン２５の間から加圧された圧縮後の空気の一部がモータハウジング２０内に導入される。モータハウジング２０内に導入された空気は、固定子２１におけるステータコイル間の隙間や、固定子２１と回転子２２との間を軸方向に沿って第２コンプレッサホイール５側に流れ、第２筒状部材１３に形成された複数の空気排出穴２８を介して第３ハウジング１６内の連通路１７に排出される。
【００３９】
本実施の形態におけるターボチャージャ１の基本構造は以上の通りであって、この基本構造に基づく当該ターボチャージャ１の機能は次の通りである。
【００４０】
排気によるタービンホイール３の回転駆動に基づいて、それと同軸一体の第１コンプレッサホイール４および第２コンプレッサホイール５が回転すると、第１コンプレッサホイール４の吸い込み作用により外気が第１コンプレッサホイール４側に流入するほか、第２コンプレッサホイール５による空気の吸い込みにより、連通路１７内の空気が常時第２コンプレッサホイール５側に向かって流れる。そのため、電動モータ１１を第１コンプレッサホイール４と第２コンプレッサホイール５の間の連通路１７内に配置してあることで、電動モータ１１の周囲に空気が滞留せず電動モータ１１を効率良く冷却することができ、ひいては電動モータ１１の温度上昇による電動モータ１１の駆動効率の悪化を効果的に抑制することができる。
【００４１】
例えば、電動モータ１１による過給圧の上昇アシスト時であれば、電動モータ１１の温度上昇による電動モータ１１の駆動効率の悪化が抑制されると、所期の過給圧が得られなくなることを回避できるため、十分な過給圧を確保して良好な車両運転状態を維持することができる。また、例えば、電動モータ１１による発電（回生）時であれば、電動モータ１１の温度上昇による電動モータ１１の駆動効率の悪化が抑制されると、所期の発電効率が得られなくなることを回避できるため、排気による余剰のタービンホイール３の回転を効率良く電気エネルギーに回生することにより車両の燃費性能の向上に寄与できる。
【００４２】
そして、モータハウジング２０の外周に放熱フィン２３が設けられているので、モータハウジング２０の内周に固定された固定子２１の熱を効率良く連通路１７の空気に放熱することができ、固定子２１の温度上昇が抑制することができる。
【００４３】
また、第１コンプレッサホイール４で加圧された圧縮後の空気の一部が電動モータ１１内に導入されているので、電動モータ１１内に導入された空気で、発熱した固定子２１と、その固定子２１の発熱によって温度上昇した回転子２２を、直接冷却することが可能となり、電動モータ１１を内側と外側から効率良く冷却することができる。
【００４４】
さらに、第１コンプレッサホイール４と第２コンプレッサホイール５によって空気を二段階で加圧・圧縮しているので、軸部材６の回転数を相対的に低くしても所望の過給圧を得ることが可能となり、電動モータ１１の発熱を抑制することができるとともに、電動モータ１１の小型化が可能となる。加えて、第１コンプレッサホイール４での過給率を大きくしなくても所望の過給圧を得ることができ、第１コンプレッサホイール４で圧縮された空気の温度上昇を低くして電動モータ１１を効率良く冷却することができる。
【００４５】
また、ターボチャージャ１は、空気を二段階で加圧・圧縮しているとともに、タービンホイール３の回転不足を電動モータ１１で補うことが可能な構成となっているため、相対的に小型化した電動モータ１１を用いても低回転域から過給効率が良好なシステムをコンパクトに構築できる。さらに、ターボチャージャ１は、相対的に低回転での使用により回転力や遠心力を相対的に小さくでき、軸部材６を回転可能に支持しているベアリング２９や電動モータ１１の強度等も比較的簡素で安価な構造にすることができる。
【００４６】
その一方、上記のような電動モータ１１の冷却に伴い、第２コンプレッサホイール５側に吸い込まれる空気に奪われた熱は、そのまま第２コンプレッサホイール５に持ち込まれることになるので、その第２コンプレッサホイール５での二段階目の加圧・圧縮を考慮すると、過給圧を高める上でなおも十分ではない。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、図２，３に示すように、コンプレッサハウジング８を形成している第２ハウジング１５の真上位置には、ターボチャージャ１に内蔵されている電動モータ１１の制御を司る回路基板等をケースに納めたコントロールユニット３０が固定配置される点にも着目し、連通路１７内を流れる空気や電動モータ１１のほか、コンプレッサハウジング８に付帯しているコントロールユニット３０を積極的に強制冷却するために、図４，５に示すような冷却機構３１を設けてある。なお、図１は一部を切り欠いた斜視図であるため、同図ではコントロールユニット３０の図示を省略している。また、図２では異なる断面を合成して一つの図としてある。
【００４８】
図１〜３に示すように、第１コンプレッサホイール４での加圧・圧縮後の空気がコンプレッサハウジング８内の連通路１７を通って第２コンプレッサホイール５に向かって流れることは先に述べた通りである。この連通路１７内を流れる空気を積極的に強制冷却するために、モータハウジング２０の外周に突出形成されて連通路１７内に臨んでいる比較的厚肉の上下一対のリブ２４に、冷却機構３１における第１冷却部として、冷却水が供給されることになる第１ウォータージャケット３２を形成してある。この第１ウォータージャケット３２は、図２，４に示すように、リブ２４の長手方向（軸部材６の長手方向）に延在しているとともに、上下の第１ウォータージャケット３２同士が長手方向両端の連通路３３を介して相互に連通している。
【００４９】
同様にして、連通路１７内に配置されている電動モータ１１の固定子２１を、連通路１７内を流れる空気流のみに依存するだけではなく、さらに積極的に強制冷却するために、モータハウジング２０内に、冷却機構３１における第２冷却部として、冷却水が供給されることになる第２ウォータージャケット３４を形成してある。この第２ウォータージャケット３４は、図４に示すように、一本の連続した通路状のもので、固定子２１を複数回取り巻くように螺旋状に形成されている。
【００５０】
さらに、コンプレッサハウジング８を形成している第２ハウジング１５の外側に電動モータ１１のためのコントロールユニット３０が固定配置されていることから、このコントロールユニット３０を積極的に強制冷却するために、第２ハウジング１５内に、冷却機構３１における第３冷却部として、冷却水が供給されることになる第３ウォータージャケット３５を形成してある。この第３ウォータージャケット３５は、図４に示すように、一本の連続した通路状のもので、第２ハウジング１５の周方向で複数回蛇行したものとして形成されている。
【００５１】
これらの冷却機構３１における第１ウォータージャケット３２と第２ウォータージャケット３４および第３ウォータージャケット３５は、図４，５に示すように、所定の接続配管を介して、それぞれの入口側が共通の冷却水供給管３６から分岐するかたちで接続されているとともに、それぞれの排出側が共通の冷却水排出管３７に合流するかたちで集約されて接続されている。そして、これらの冷却水供給管３６や冷却水排出管３７のほか、図示を省略した熱交換器およびポンプ等を介して、冷却水による強制冷却のための循環系が形成されている。
【００５２】
また、冷却水供給管３６における分岐部には分配手段として電磁弁タイプの方向切換弁３８が設けられている。そして、例えば車両運転状態に応じた方向切換弁３８の切換操作によって、三つのウォータージャケット３２，３４，３５のうちいずれか一つまたは二つに選択的に冷却水を供給したり、あるいは三つのウォータージャケット３２，３４，３５の全てに冷却水を供給したりすることができるようになっている。
【００５３】
さらに、図４，５に示すように、三つのウォータージャケット３２，３４，３５の排出側およびコントロールユニット３０には水温センサ３９，４０，４１，４２が設けられていて、こられの水温センサ３９，４０，４１，４２の出力は方向切換弁３８の開閉制御を司っている図示外のバルブコントローラに入力されるようになっている。
【００５４】
そして、例えば車両の加速時には、三つのウォータージャケット３２，３４，３５の全てに冷却水が供給され、連通路１７を流れる空気のほか、電動モータ１１の固定子２１およびコントロールユニット３０が、各ウォータージャケット３２，３４，３５内を流れる冷却水との間の熱交換作用によって強制冷却されることになる。他方、車両が定速走行状態に移行すると、第１ウォータージャケット３２のみに冷却水が供給され、連通路１７を流れる空気が強制冷却されることになる。
【００５５】
また、排気エネルギーにてターボチャージャ１が駆動されている時には、三つのウォータージャケット３２，３４，３５の全てに冷却水が供給され、連通路１７を流れる空気のほか、電動モータ１１の固定子２１およびコントロールユニット３０が強制冷却されることになる。さらに、車両の減速時には、第２ウォータージャケット３４と第３ウォータージャケット３５に冷却水が供給され、電動モータ１１の固定子２１とコントロールユニット３０が強制冷却されることになる。そして、上記のような三つのウォータージャケット３２，３４，３５への冷却水の供給パターンを基本とした上で、水温センサ３９，４０，４１，４２の出力に応じて冷却水の供給パターンの優先度が変適宜更されることになる。
【００５６】
このように本実施の形態によれば、第１ウォータージャケット３２を流れる冷却水によって、連通路１７を流れる空気が強制冷却されることになるので、一段目のコンプレッサホイール４に吸い込まれる空気はもちろんのこと、二段目のコンプレッサホイール５に吸い込まれる空気が電動モータ１１からの熱的影響を受けることがなく、特に二段目のコンプレッサホイール５に吸い込まれる空気の冷却性能に優れ、過給圧を一段と高めることができる。
【００５７】
また、第２ウォータージャケット３４を流れる冷却水によって、電動モータ１１の固定子２１が強制冷却されることになるので、電動モータ１１の駆動効率の悪化を一段と抑制することができるとともに、第３ウォータージャケット３５を流れる冷却水によって、電動モータ１１の制御を司るコントロールユニット３０も強制冷却さることになるので、コントロールユニット３０の本来の機能を安定的に維持できるほか、コントロールユニット３０の発熱によって各コンプレッサホイール４，５に吸い込まれる空気が熱的影響を受けることもない。
【００５８】
さらに、それぞれのウォータージャケット３２，３４，３５は実質的にコンプレッサハウジング８に内蔵されていることになるので、いわゆる外付けタイプの冷却器あるいは熱交換器が不要となり、ターボチャージャ１周りの小型化と省スペース化を図る上で一段と有利となる。
【００５９】
ここで、上記実施の形態では、コンプレッサハウジング８を形成している第２ハウジング１５の外周にコントロールユニット３０が固定配置されている場合について例示しているが、コントロールユニット３０の配置についてはこの限りではない。例えば、いわゆる外置きタイプの独立したコントロールユニット３０がコンプレッサハウジング８の近傍に近接するかたちで配置されていても良い。
【００６０】
また、上記冷却機構３１の冷却水供給系における分岐部には分配手段として電磁弁タイプの方向切換弁３８が配置されている場合の例を示しているが、分配手段としては必ずしも電磁弁タイプの方向切換弁３８に限らない。例えば、分配手段としての上記方向切換弁３８に代えて流量制御のためのオリフィス等を配置し、第１〜第３ウォータージャケット３２，３４，３５での冷却負荷（熱負荷）に応じて当該第１〜第３ウォータージャケット３２，３４，３５へ供給すべき冷却水の分配量が上記オリフィス等によって予め一義的に決定されるようになっていても良い。この場合にも、システム全体としての冷却効率を向上させることができるほか、コスト的に有利となるとともに、車両への搭載性も良好なものとなる。
【００６１】
さらに、上記実施の形態では、冷却機構３１における第１〜第３冷却部としてウォータージャケットタイプのものを例示しているが、必ずしもウォータージャケットタイプのものに限定されるものではなく、例えば第１，第３ウォータージャケットに代えて、小型化された熱交換器を埋め込むようにしても良い。また、コントロールユニット３０を冷却するための第３冷却部はコントロールユニット３０の内部に配置するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１…ターボチャージャ
２…ターボチャージャハウジング
３…タービンホイール
４…第１コンプレッサホイール
５…第２コンプレッサホイール
６…軸部材
８…コンプレッサハウジング（メインハウジング）
１１…電動モータ
１２…第１筒状部材
１３…第２筒状部材
１４…第１ハウジング
１５…第２ハウジング
１６…第３ハウジング
１７…連通路
２０…モータハウジング
２３…放熱フィン
２６…第１空気導入穴
２７…第２空気導入穴
２８…空気排出穴
３０…コントロールユニット
３１…冷却機構
３２…第１ウォータージャケット（第１冷却部）
３４…第２ウォータージャケット（第２冷却部）
３５…第３ウォータージャケット（第３冷却部）
３８…方向切換弁（分配手段）
【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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