JP2003293779A - タービンハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】二重管構造を有するハウジングであって、長期
間にわたってタービンの高い圧縮効率を維持することの
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１２の内殻３２を、タ
ービンホイールを収容する圧縮スクロール部材３５と、
その圧縮スクロール部材３５に排気ガスを導入する入口
スクロール部材３６とで構成する。両スクロール部材３
５，３６は、圧縮スクロール部材３５の連結口３８と入
口スクロール部材３６の差込部４５との差込構造により
連結する。この差込部４５先端の圧縮スクロール部材３
５の中心側の開口縁に、圧縮スクロール部材３５内で圧
縮される排気ガスの流れを案内する案内板４８を入口ス
クロール部材３６と一体に形成する。この案内板４８
は、差込部４５の開口縁の一部を延長し、圧縮スクロー
ル部材３５の接線方向に折曲して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
スのエネルギーを利用して内燃機関に対する過給圧を発
生させるターボチャージャに採用されるタービンハウジ
ングに関するものである。特に、外殻と、内殻とを有す
る、いわゆる二重管構造を有するタービンハウジングに
採用して好適なハウジング構造の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の冷間始動時における触
媒の早期活性化の観点から、タービン側において、排気
ガスの温度を低下させることなく、熱吸収の少ないター
ボチャージャが求められている。このような要求に応え
るべく提案されたターボチャージャとしては、例えば特
開平７−１３９３６４号公報に記載されたものが知られ
ている。このターボチャージャでは、タービンハウジン
グの外殻の内部に薄板耐熱鋼板で形成された内殻が配設
されている。この内殻内には、タービンを取り囲むよう
に設けられる圧縮室と、その圧縮室に内燃機関からの排
気ガスを導入する導入通路とが区画形成されている。そ
して、内殻は外殻から所定の距離離間されており、内殻
と外殻との間に中空の断熱層が形成されている。

【０００３】このようなターボチャージャによれば、内
燃機関の冷間始動時において、排気マニホールドから送
られてきた高温の排気ガスにより、熱容量の小さな内殻
が早期に高温化される。さらに、この内殻は断熱層によ
り外殻に対して断熱されており、内殻から外殻への伝熱
は最小限に止められている。このため、タービンハウジ
ングにおける熱吸収が抑制され、排気ガスが高温のまま
保たれるため、触媒を早期に活性化温度に到達させるこ
とができるようになる。

【０００４】また、一般に、内燃機関に対する過給気の
過給圧を効率よく高めるために、ターボチャージャに装
着されるタービンハウジングでは、図１０に示すよう
に、圧縮室１０１内の排気ガスの流れと、導入通路１０
２内の排気ガスの流れとの合流点に、双方の流れを案内
する案内板１０３が設けられることがある。この案内板
１０３は、圧縮室１０１内でタービンの回転に伴って徐
々に圧力の高められてきた排気ガスの大部分を、その圧
縮の終末部付近において排気ガスをタービンハウジング
の外部に排出する排出口に導く役割を担っている。そし
て、この案内板１０３の存在により、導入通路１０２か
ら圧縮室１０１内に供給される低圧の排気ガスとの混合
により再膨張される排気ガスの量が低減され、タービン
の圧縮効率の低下が抑制される。このため、ターボチャ
ージャのコンプレッサハウジング内にタービンと一体回
転可能に支持されたコンプレッサホイールの圧縮効率が
低下することなく、コンプレッサハウジング内での給気
の圧縮が効率よく行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記案内板
１０３は、前記圧縮室１０１の区画壁をなす圧縮スクロ
ール部材１０４及び前記導入通路１０２をなす入口スク
ロール部材１０５とは別体の金属板で構成されることが
多い。そして、この案内板１０３は、前記圧縮スクロー
ル部材１０４の内壁に溶接固定する構成が広く用いられ
ている。

【０００６】ここで、このような案内板１０３を溶接固
定する構成では、次のような問題点があることが明らか
になってきた。すなわち、圧縮スクロール部材１０４
は、内燃機関から供給される高温の排気ガスに直接接触
するようになっており、実用使用状態では排気ガスから
の伝熱により高温状態になる。特に、圧縮室１０１内に
おける圧縮の終末部付近では、排気ガスの温度が断熱圧
縮によりさらに上昇されている。このため、圧縮スクロ
ール部材１０４における圧縮の終末部の近傍は、非常に
高温に曝されることになる。一方、内燃機関が停止され
るとターボチャージャへの排気ガスの供給も停止される
ため、圧縮スクロール部材１０４は、常温状態に向かっ
て冷却されることになる。このように、圧縮スクロール
部材１０４は、常温状態と実用使用温度状態との間で加
熱、冷却が繰り返される。そして、圧縮スクロール部材
１０４は、この冷熱サイクルに伴って伸縮が繰り返され
ることになる。

【０００７】ここで、圧縮スクロール部材１０４の伸縮
に伴って発生する応力は、圧縮スクロール部材１０４と
案内板１０３との溶接部分に集中しやすく、冷熱サイク
ルの繰り返しによって、その溶接部分に亀裂等が生じる
ことがある。このような亀裂が生じると、圧縮室１０１
内で圧力の高められた排気ガスが、低圧の導入通路１０
２側に漏出することとなり、タービンの圧縮効率を低下
させることになる。このタービンの圧縮効率の低下は、
コンプレッサハウジング内におけるコンプレッサホイー
ルの圧縮効率の低下を招く要因となる。

【０００８】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、二重管構造を有するハウジン
グであって、長期間にわたってタービンの高い圧縮効率
を維持す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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段及びその作用効果について以下に記載する。請求
項１に記載の発明は、外殻と、少なくとも一部がこの外
殻に対して所定の断熱層を介して離隔した状態で配置さ
れて内部をガスが通過する内殻とからなり、その内殻
は、内部に設けられたタービンを取り囲むように形成さ
れた圧縮スクロール部材と、この圧縮スクロール部材内
に前記タービンを回転させるためのガスを導入する導入
スクロール部材とを有するタービンハウジングであっ
て、前記圧縮スクロール部材と前記導入スクロール部材
とは、前記圧縮スクロール部材に形成された連結孔と前
記導入スクロール部材の先端部との差し込み構造をもっ
て連結され、前記導入スクロール部材の先端部における
前記圧縮スクロール部材の中心側の開口縁に、前記圧縮
スクロール部材内で圧縮されるガスを案内する案内部を
前記導入スクロール部材と一体に設けたことを要旨とす
る。

【００１０】上記構成によれば、案内部を導入スクロー
ル部材と一体形成することで、案内部を形成する際に溶
接作業を必要とせず、案内部及びその近傍に冷熱サイク
ルの繰り返しによる亀裂等が発生しにくいものとなる。
このため、長期間にわたってタービンの高い圧縮効率を
維持することができる。また、部品点数の削減を図るこ
とができ、タービンハウジングの、ひいてはターボチャ
ージャの製造上有利である。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のタービンハウジングにおいて、前記案内部は、前記導
入スクロール部材の先端部における前記圧縮スクロール
部材の中心側の開口縁が、前記圧縮スクロール部材のほ
ぼ接線方向に沿うように延長された延長部からなること
を要旨とする。

【００１２】上記構成によれば、簡素な構成で、請求項
１に記載の発明の作用効果を実現することができる。請
求項３に記載の発明は、請求項２に記載のタービンハウ
ジングにおいて、前記延長部が、前記圧縮スクロール部
材におけるガス圧縮終末部の内周面の延長面にほぼ沿う
ように形成されたことを要旨とする。

【００１３】上記構成によれば、圧縮スクロール部材内
の排気ガスの流れが、案内部の近傍において乱されるこ
とが抑制され、圧縮された排気ガスがよりスムースに排
出口側に導かれる。このため、圧縮スクロール部材内で
の圧力損失が小さくなり、タービンハウジングにおける
圧縮効率を高めることができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、前
記圧縮スクロール部材の連結孔におけるガス圧縮終末部
側の開口縁に、その圧縮スクロール部材のほぼ径方向に
延びる返し部を設け、この返し部に前記導入スクロール
部材の先端部の外周面の一部を摺動可能に当接させたこ
とを要旨とする。

【００１５】上記構成によれば、導入スクロール部材及
び圧縮スクロール部材が急激に加熱され膨張したとき
に、導入スクロール部材の先端部が圧縮スクロール部材
の開口縁に押し付けられたとしても、返し部の作用によ
りその両スクロール部材がスムースに相対移動される。
このため、両スクロール部材の熱変形が効果的に吸収さ
れ、熱変形によって両スクロール部材に発生する応力を
効率よく緩和することができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、前
記導入スクロール部材におけるガスの入口側の基端部
を、前記外殻または外部の装置に取着するための取り付
け部材に対して、その導入スクロール部材の外周上に所
定の間隔をおいて配置された複数の固定部で固定したこ
とを要旨とする。

【００１７】ここで、内殻の基端部を外殻または取り付
け部材に対して、その内殻の基端部をその開口縁の全周
にわたって溶接固定すると、導入スクロール部材の加
熱、冷却に伴う熱変形により生じる応力が基端部の溶接
部分に集中することになる。このような加熱、冷却の繰
り返しに伴う、その基端部の溶接部分への応力集中と緩
和が繰り返される。これにより、その溶接部分に亀裂を
生じたりすることがあり、排気ガスの漏れ等を生じやす
くなり、長期間にわたる高い圧縮効率の実現が困難とな
る。

【００１８】これに対して、上記構成によれば、導入ス
クロール部材の基端部は、複数の固定部において外殻ま
たは取り付け部材の所定位置に固定されるとともに、隣
接する固定部間の非固定部において若干の伸びが許容さ
れる。このため、導入スクロール部材が加熱され膨張し
たときに、この非固定部での伸びにより、導入スクロー
ル部材に発生する応力が緩和される。そして、固定部に
集中する応力が弱められ、長期間にわたって導入スクロ
ール部材を外殻または取り付け部材に安定に固定しつ
つ、タービンハウジングでの高い圧縮効率を維持するこ
とができる。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のタービンハウジングにおいて、前記固定部は、溶接加
工により形成されることを要旨とする。上記構成によれ
ば、内殻を外殻または取り付け部材に対して強固に固定
することができる。また、この固定部は、内殻の基端部
においてその全周にわたって溶接加工がなされるわけで
はなく、溶接加工がなされるのは部分的である。そし
て、請求項５に記載の発明の効果の下で、各溶接部分間
の非溶接部分において、熱変形に伴って発生する応力が
緩和されるため、例えば開先を形成した上で溶接を行っ
たとしても、溶接部分への応力集中を抑制することがで
きる。

【００２０】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のタービンハウジングにおいて、前記固定部は、スポッ
ト溶接加工により形成されることを要旨とする。上記構
成によれば、溶接部分が円形をなすように形成される。
このため、その溶接部分が、導入スクロール部材の熱変
形により、圧縮されたり、引っ張られたりしたとして
も、その溶接部分の全周において均等に応力が生じるこ
ととなり、溶接部分への影響を小さくすることができ
る。また、溶接作業を簡単に行うことができて、タービ
ンハウジングの、ひいてはターボチャージャの製造上有
利である。

【００２１】請求項８に記載の発明は、請求項５〜７の
いずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、前
記外殻における前記導入スクロール部材の基端部に対応
する部分を、前記取り付け部材に対して全周にわたって
溶接固定したことを要旨とする。

【００２２】上記構成によれば、外殻と取り付け部材と
の間において、タービンハウジングの内部を通過する排
気ガスの系外への漏出を抑制することができ、タービン
の圧縮効率の低下を抑制することができる。ここで、外
殻は、その外表面がほぼ全体にわたって外気に接してい
るとともに、高温の排気ガスが接触する内殻とは断熱層
を介して離隔されている。さらに、外殻において高温の
排気ガスと直接接触する部分は、導入スクロール部材の
基端部近傍のみであり、その面積はごくわずかである。
これらのため、外殻の温度が大きく上昇することはな
く、外殻の取り付け部材に対する伸縮量も小さくなる。
従って、外殻を取り付け部材に対して全周にわたって溶
接固定しても、その溶接部分に亀裂等が生じにくいもの
となる。

【００２３】請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の
いずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、前
記圧縮スクロール部材には、前記タービンに向かって内
方に突出するシュラウド部と、少なくとも常温領域と実
用使用温度領域とで、前記シュラウド部とタービンとの
間に所定の隙間を形成する隙間調整機構とを有すること
を要旨とする。

【００２４】上記構成によれば、圧縮スクロール部材が
高温の排気ガスの通過及び排気ガスの圧縮に伴って熱変
形されたとしても、タービンとシュラウド部との間に所
定の隙間が確保される。このため、実用使用温度領域に
おいて、タービンとシュラウド部との間の隙間が所定以
上に小さくなって、圧縮された排気ガスの排出口側への
通過抵抗が大きく増大することを抑制できる。また、実
用使用温度領域において、タービンとシュラウド部との
間の隙間が所定以上に大きくなって、タービンの圧縮効
率が低下することを抑制できる。

【００２５】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載のタービンハウジングにおいて、前記隙間調整機構
は、前記圧縮スクロール部材の温度状態の変化に応じ
て、前記シュラウド部の形状を変化させることを要旨と
する。

【００２６】上記構成によれば、圧縮スクロール部材が
加熱、冷却される際の熱変形を利用して、シュラウド部
の形状を圧縮スクロール部材の温度状態に応じて、変化
させることで、別途特別な部材を用いることなく、その
シュラウド部とタービンとの間の隙間を調整することが
できる。

【００２７】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載のタービンハウジングにおいて、前記隙間調整機構
は、前記シュラウド部とタービンとの間の隙間を、前記
常温領域では前記ガスの入口側が大きくかつ前記ガスの
出口側が小さくなるように設定するとともに、前記実用
使用温度領域では前記ガスの入口側が小さくかつ前記ガ
スの出口側が大きくなるように設定することを要旨とす
る。

【００２８】上記構成によれば、常温領域から実用使用
温度領域にわたって、シュラウド部の熱変形を許容しつ
つ、その熱変形によってシュラウド部とタービンとの隙
間がそれらの対向面において全体的に拡大されたり縮小
されたりすることを抑制することができる。

【００２９】請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１
１のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおい
て、前記隙間調整機構は、前記シュラウド部とタービン
との間の最小の離間距離が、前記常温領域と前記実用使
用温度領域とでほぼ等しくなるように調整することを要
旨とする。

【００３０】上記構成によれば、常温領域から実用使用
温度領域にわたって、所定の最小の離間距離が確保さ
れ、タービンハウジングにおける圧縮効率を高く維持す
ることができる。

【００３１】請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１
２のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおい
て、前記隙間調整機構は、前記圧縮スクロール部材にお
ける前記タービンの軸線方向の一端部を前記外殻に対し
て相対変位不能に固定し、前記タービンの軸線方向の他
端部を前記外殻に対して相対変位可能に保持するととも
に、前記圧縮スクロール部材が暖められた時に、その圧
縮スクロール部材の径方向への自由膨張を許容する圧縮
スクロール部保持機構を含むことを要旨とする。

【００３２】上記構成によれば、請求項９〜１２のいず
れかに記載の発明の作用及び効果を、簡単な構成で、か
つ好適に実現することができる。請求項１４に記載の発
明は、請求項９〜１３のいずれか一項に記載のタービン
ハウジングにおいて、前記タービンがセラミックスター
ビンからなることを要旨とする。

【００３３】上記構成によれば、タービンの熱変形が極
めて小さく無視できるほどであり、シュラウド部側の熱
変形量を制御するのみで、シュラウド部とタービンとの
間の隙間を所定の離間距離に設定することができ、構成
の複雑化を回避することができる。

【００３４】請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１
４のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおい
て、前記内殻と外殻とがともに耐熱鋼板の成形品からな
ることを要旨とする。

【００３５】上記構成によれば、タービンハウジング全
体の重量及び熱容量を、鋳物製のタービンハウジングに
比べて大きく低下させることができる。また、鋳物製の
外殻と耐熱鋼板製の内殻とを有する二重管構造のタービ
ンハウジングに比べて、タービンハウジング全体の熱容
量をさらに低下させることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態について、図１〜図７を参照して説明する。

【００３７】まず、ターボチャージャ１１の概略構造に
ついて、説明する。図１は、ターボチャージャ１１全体
の概略構造を示す断面図である。図１に示すように、タ
ーボチャージャ１１のケーシングは、タービンハウジン
グ１２とコンプレッサハウジング１３とを、センタハウ
ジング１４を介して接合固定することで形成されてい
る。

【００３８】前記タービンハウジング１２には、内燃機
関（図示略）の機関排気流に基づき作動する輻流型のタ
ービンをなすタービンホイール１５が収容されている。
前記コンプレッサハウジング１３には、前記タービンホ
イール１５の作動に連動して内燃機関の燃焼室内への吸
気を過給する輻流型のコンプレッサホイール１６が収容
されている。前記センタハウジング１４には、タービン
ホイール１５とコンプレッサホイール１６とを一体回転
可能に接続するロータシャフト１７が周知のフルフロー
トベアリング１８により軸支されている。

【００３９】前記タービンハウジング１２には、タービ
ンホイール１５を取り囲むように、渦巻き状をなすスク
ロール室２１が形成されている。このスクロール室２１
は、ロータシャフト１７の接線方向に開口する排気ガス
取入れ口２２と、ロータシャフト１７の軸線方向に開口
する排気ガス排出口２３とを有している。排気ガス取入
れ口２２は、内燃機関の排気マニホールド（図示略）に
接続される。排気ガス排出口２３は、外殻及び圧縮スク
ロール部材保持機構の一部をなすケース２４を介して触
媒へと排気ガスを導く排気管（図示略）に接続される。

【００４０】前記コンプレッサハウジング１３には、コ
ンプレッサホイール１６を取り囲むように、渦巻き状を
なすディフューザ２５が形成されている。このディフュ
ーザ２５は、ロータシャフト１７の軸線方向に開口する
給気取入れ口２６と、ロータシャフト１７の接線方向に
開口する過給気吐出口２７とを有している。給気取入れ
口２６はエアクリーナ（図示略）に接続され、過給気吐
出口２７は内燃機関の吸気マニホールド（図示略）に接
続される。

【００４１】次に、本実施形態にかかるタービンハウジ
ング１２について、より詳細に説明する。図２は、図１
における２−２線でのタービンハウジング１２の断面図
であり、ここではタービンホイール１５を省略した状態
で描いてある。

【００４２】図１及び図２に示すように、このタービン
ハウジング１２は、耐熱薄板鋼板のプレス成形品からな
る外殻３１と、同じく耐熱薄板鋼板のプレス成形品から
なる内殻３２とを有しており、いわゆる二重管構造をな
している。この耐熱薄板鋼板としては、例えばステンレ
ス鋼、ハステロイ、インコネル製等のものが挙げられ
る。外殻３１と内殻３２とは、所定の間隔をおいて金属
メッシュからなる複数の係止部材３３により、その大部
分が互いに離隔するように保持されている。これによ
り、外殻３１と内殻３２との間には、断熱層をなす空気
断熱層３４が形成されている。そして、この内殻３２に
より、外殻３１の内部に前記スクロール室２１が区画形
成されている。

【００４３】まず、前記内殻３２について、詳述する。
図２に示すように、前記内殻３２は、隙間調整機構の一
部を兼ねる圧縮スクロール部材３５と、導入スクロール
部材としての入口スクロール部材３６とからなってい
る。

【００４４】図１及び図２に示すように、前記圧縮スク
ロール部材３５は、略ドーナツ状に形成され、前記ター
ビンホイール１５を収容するとともに、そのタービンホ
イール１５に干渉しない範囲で、内方に突出するシュラ
ウド部３７を有している。また、圧縮スクロール部材３
５には、連結孔をなす連結口３８が開口するように形成
されており、その連結口３８に前記入口スクロール部材
３６が接続されている。そして、圧縮スクロール部材３
５は、前記連結口３８からタービンホイール１５の回転
方向前方（ガス圧縮終末部側）に向かうに従って、外周
縁とロータシャフト１７の軸心との距離が短くなるよう
な渦巻き状に形成されている。

【００４５】また、圧縮スクロール部材３５の一方の外
側面の中央には、タービンホイール１５の軸線方向の一
端部をなす排出ノズル３９が外方に向かって突設されて
いる。その排出ノズル３９の先端は、前記排気ガス排出
口２３の周縁をなすケース２４に対して固定されてい
る。

【００４６】一方、圧縮スクロール部材３５の他方の外
側面の中央には、タービンホイール１５の軸線方向の他
端部をなす自由端部４１が形成されている。この自由端
部４１及びその周辺構造を、図３に拡大して示す。図３
に示すように、この自由端部４１は、隙間調整機構及び
圧縮スクロール部材保持機構の一部をなすメッシュ部材
４２に対して溶接固定されており、外殻及び圧縮スクロ
ール部材保持機構の一部をなす接続フランジ４３にメッ
シュ部材４２と共に嵌入されている。これにより、この
自由端部４１は、ロータシャフト１７の軸線方向に所定
量ｔだけ変位可能となっている。

【００４７】図２に示すように、前記入口スクロール部
材３６は、パイプ状に形成されている。この入口スクロ
ール部材３６における排気ガスの入口側の基端部は、前
記外殻３１に対して固定された固定端部４４をなしてい
る。これに対して、この入口スクロール部材３６におけ
る排気ガスの出口側の先端部は、前記圧縮スクロール部
材３５の連結口３８に対して差し込まれる差込部４５を
なしている。

【００４８】図４は、図２における４−４線でのタービ
ンハウジング１２の断面図である。図５は、入口スクロ
ール部材３６の固定端部４４の近傍を拡大して示す部分
断面図である。図６は、同じく入口スクロール部材３６
の内周面における固定端部４４の近傍を拡大して示す展
開図である。

【００４９】図２及び図４に示すように、入口スクロー
ル部材３６は、中央部及び差込部４５の近傍において前
記係止部材３３を介して、また固定端部４４において複
数の固定部４６を介して前記外殻３１に対して固定され
ている。図５及び図６に示すように、この固定部４６
は、入口スクロール部材３６の固定端部４４を前記外殻
３１に対し、所定の間隔をおいてスポット溶接加工を施
すことによって形成される。また、この固定部４６は、
スポット溶接加工により平面円形に形成される。そし
て、各固定部４６の間においては、入口スクロール部材
３６と外殻３１とが、互いに固定されることなく単に重
なり合った状態となっている。

【００５０】一方、この入口スクロール部材３６の固定
端部４４が固定される前記外殻３１の開口端３１ａは、
その全周にわたって、前記排気ガス取入れ口２２の周縁
をなす取り付け部材としての取入れ口フランジ４７に対
して溶接固定されている。

【００５１】図２に示すように、入口スクロール部材３
６は、開口端をなす固定端部４４から差込部４５に行く
に従って、その開口断面積が徐々に小さくなるように形
成されている。また、差込部４５の近傍は、圧縮スクロ
ール部材３５の曲面に連続するような曲面を持って形成
されている。

【００５２】図７は、この差込部４５の先端部の開口縁
における圧縮スクロール部材３５の中心側部分（ガス圧
縮終末部）及びその近傍を拡大して示す部分断面図であ
る。図２及び図７に示すように、その差込部４５の先端
における圧縮スクロール部材３５の中心側（ガス圧縮終
末部に対応する部分）の開口縁には、圧縮スクロール部
材３５で圧縮される排気ガスの流れを案内する案内部及
び延長部としての案内板４８が形成されている。この案
内板４８は、入口スクロール部材３６と一体に形成され
ている。この案内板４８は、入口スクロール部材３６の
差込部４５における開口縁の一部が突出するように延長
するとともに、圧縮スクロール部材３５の接線方向に沿
うように折曲したものとなっている。

【００５３】この案内板４８の基端部分には、入口スク
ロール部材３６の外周面の一部をなし、前記圧縮スクロ
ール部材３５の連結口３８の開口縁に摺接する傾斜部４
９が形成されている。また、この傾斜部４９に摺接する
圧縮スクロール部材３５の連結口３８の開口縁には、そ
の開口縁が圧縮スクロール部材３５の径方向に延びるよ
うに折り返された返し部５０が設けられている。そし
て、これら傾斜部４９及び返し部５０の存在により、入
口スクロール部材３６及び圧縮スクロール部材３５が熱
変形したきに、両スクロール部材３６，３５がスムース
に摺動可能な差し込み構造が実現される。

【００５４】また、図２及び図４に示すように、入口ス
クロール部材３６において、前記排気ガス排出口２３側
の側面における前記内殻３２の排出ノズル３９と近接す
る部分には、ウェイストゲートノズル（以下「ＷＧノズ
ル」という）５１が突出形成されている。

【００５５】次に、前記外殻３１の構成について、詳述
する。図１及び図４に示すように、前記外殻３１は、前
記内殻３２の全体を覆うように配置され両手の掌の関係
をなす一対のカバー部材５４，５５と、前記ケース２４
と、前記接続フランジ４３とからなっている。一方のカ
バー部材５４におけるロータシャフト１７側の端部は、
前記接続フランジ４３に接続固定されている。他方のカ
バー部材５５における前記内殻３２の排出ノズル３９及
びＷＧノズル５１と対応する部分には、それら排出ノズ
ル３９及びＷＧノズル５１が挿通される開口部５６が形
成されている。

【００５６】この他方のカバー部材５５の側面には、前
記外殻３１及び前記内殻３２と同様の耐熱薄板鋼板のプ
レス加工品からなる前記ケース２４が、前記開口部５６
を覆い隠すように接合されるとともに溶接固定されてい
る。このケース２４には、前記排出ノズル３９が挿通さ
れる排出ノズル挿通孔５７が形成されている。また、こ
のケース２４には、前記ＷＧノズル５１が挿通されるＷ
Ｇノズル挿通孔５８が形成されている。

【００５７】前記ＷＧノズル挿通孔５８の周縁には、ワ
ッシャ状の弁座５９が溶接固定されて一体的に形成され
ている。そして、このＷＧノズル挿通孔５８及び弁座５
９に、前記ＷＧノズル５１が、相対移動可能に挿通され
ている。このケース２４には、ＷＧノズル５１の先端の
ＷＧポート６０を開閉するウェイストゲートバルブ（以
下、「ＷＧバルブ」という）６１が、ケース２４に対し
て一体固定された状態で配設されている。このＷＧバル
ブ６１は、例えば前記コンプレッサハウジング１３の過
給気吐出口２７から吐出される過給気の圧力が所定値を
超えると、所定の作動力を発生するアクチュエータ（図
示略）により、ＷＧポート６０を開放するようになって
いる。すなわち、アクチュエータからの作動力によりＷ
Ｇバルブ６１が弁座５９から離間されると、ＷＧポート
６０が開放され、入口スクロール部材３６内を通過する
排気ガスの一部がケース２４内に排出される。

【００５８】一方、過給気の圧力が所定値以下となった
ときには、前記アクチュエータで作動力が発生しなくな
り、ＷＧバルブ６１に加えられる作動力がなくなる。こ
のとき、ＷＧバルブ６１は、弁座５９と当接するように
回動される。これにより、ＷＧポート６０が閉止され、
入口スクロール部材３６内を通過する排気ガスのケース
２４への排出が抑制される。

【００５９】次いで、以上のように構成されたターボチ
ャージャ１１としての全体の動作について説明する。こ
のターボチャージャ１１では、内燃機関の運転に伴っ
て、発生する排気ガスが排気ガス取入れ口２２からスク
ロール室２１内に供給される。入口スクロール部材３６
を介して連結口３８から圧縮スクロール部材３５内に導
入された排気ガスは、タービンホイール１５の回転に伴
い徐々に圧縮される。そして、同排気ガスは、案内板４
８によって案内されて、圧縮スクロール部材３５の内方
に突出するように形成されたシュラウド部３７とタービ
ンホイール１５との間を介して、排気ガス排出口２３か
ら排気管に排出される。この際、その排気ガスは徐々に
圧縮されながらタービンホイール１５を回す。このター
ビンホイール１５の回転に連動してコンプレッサホイー
ル１６が回転され、給気取入れ口２６からディフューザ
２５内に導かれた給気の圧力が高められ、過給気として
過給気吐出口２７から燃焼室に供給される。

【００６０】ここで、本実施形態のターボチャージャ１
１では、過給気吐出口２７内を流通する過給気の圧力が
所定値を超えて高められると、アクチュエータの作動に
より、ＷＧポート６０が開放される。このため、タービ
ンハウジング１２の圧縮スクロール部材３５内に供給さ
れる排気ガスの圧力が低下する。このため、排気ガスの
もつタービンホイール１５を回転させる力が小さくなっ
て、コンプレッサホイール１６の圧縮仕事も小さくな
る。このため、ディフューザ２５から内燃機関の燃焼室
への過度に圧力の高められた過給気の供給が抑制され
る。また、コンプレッサハウジング１３内で給気が過度
に圧縮されることが抑制されるため、過給気の温度が所
定以上に高くなることが抑制され、コンプレッサホイー
ル１６に対して悪影響を及ぼすことが抑制される。

【００６１】次に、このタービンハウジング１２におけ
る内殻３２の熱膨張時の挙動について説明する。このタ
ービンハウジング１２においては、内燃機関が始動され
タービンハウジング１２内に高温の排気ガスが供給され
ると、その高温の排気ガスに直接接触する入口スクロー
ル部材３６及び圧縮スクロール部材３５は直ちに加熱さ
れる。この加熱により、入口スクロール部材３６及び圧
縮スクロール部材３５は、熱膨張することになる。

【００６２】この一方で、外殻３１の両カバー部材５
４，５５は、両スクロール部材３６，３５に対して空気
断熱層３４を介して配設されている。また、両カバー部
材５４，５５は、開口端３１ａにおいてわずかながら高
温の排気ガスに直接接しているものの、外表面の大部分
が常温の外気に触れている。このため、両カバー部材５
４，５５の熱膨張は、小さく抑えられる。ここで、両ス
クロール部材３６，３５からなる内殻３２は、両カバー
部材５４，５５からなる外殻３１に対して可撓性の金属
メッシュからなる複数の係止部材３３により保持されて
いる。このため、内殻３２と外殻３１との間の熱膨張量
の差の一部は、この係止部材３３が撓むことにより吸収
される。

【００６３】また、内殻３２のうち、入口スクロール部
材３６は、その固定端部４４において複数の固定部４６
により外殻３１の両カバー部材５４，５５に固定されて
いる。ここで、入口スクロール部材３６は、熱膨張する
際に、図２に矢印で示すように、中央部の係止部材３３
の取着位置を中心として、固定端部４４側及び差込部４
５側に延びるように熱膨張していく。

【００６４】このとき、入口スクロール部材３６の差込
部４５側では、その入口スクロール部材３６とともに圧
縮スクロール部材３５も熱膨張されることになる。これ
ら両スクロール部材３５，３６の熱膨張は、入口スクロ
ール部材３６の差込部４５と圧縮スクロール部材３５の
連結口３８の周縁とが摺動しつつ相対変位することで吸
収される。

【００６５】一方、入口スクロール部材３６の固定端部
４４では、前述したように、入口スクロール部材３６が
複数の固定部４６で外殻３１をなす両カバー部材５４，
５５に対してスポット溶接されている（図６参照）。す
なわち、入口スクロール部材３６の固定端部４４は複数
の点で固定されているに過ぎず、各固定部４６間の非固
定部分では入口スクロール部材３６と両カバー部材５
４，５５とがその固定部４６が剥離しない範囲で相対変
位可能となっている。

【００６６】ここで、ターボチャージャ１１が作動状態
に移行すると、前述のように外殻３１の熱膨張が小さく
抑えられた状態で、入口スクロール部材３６が加熱さ
れ、その固定端部４４が熱膨張されていくことになる。
このように入口スクロール部材３６が熱膨張されると、
固定部４６における入口スクロール部材３６と両カバー
部材５４，５５との固定が保持されたまま、図６に一点
鎖線で示すように入口スクロール部材３６の各固定部４
６間の非固定部分が膨出される。この非固定部分の膨出
により、入口スクロール部材３６の熱膨張によって固定
部４６で発生する応力の一部が緩和される。

【００６７】しかも、各固定部４６は、スポット溶接に
より平面円形に形成されている。このため、各固定部４
６に発生した応力が、その固定部４６の一部分に集中し
にくくなっている。このため、両カバー部材５４，５５
と入口スクロール部材３６との間に熱膨張量差を生じた
としても、各固定部４６での両カバー部材５４，５５と
入口スクロール部材３６との剥離の発生が抑制される。

【００６８】また、前記圧縮スクロール部材３５は、前
述のように、ロータシャフト１７の軸線方向における一
方の端部をなす排出ノズル３９の先端が外殻３１に接合
固定されたケース２４に対して固定されている。これに
対して、この圧縮スクロール部材３５は、ロータシャフ
ト１７の軸線方向における他方の端部をなす自由端部４
１において、外殻３１に接合固定された接続フランジ４
３に対してメッシュ部材４２を介して相対変位可能に嵌
入されている。このため、この圧縮スクロール部材３５
に高温の排気ガスが供給されると、圧縮スクロール部材
３５は、ロータシャフト１７の軸線方向において全体と
して接続フランジ４３側へと伸張するように熱膨張され
る。

【００６９】また、この圧縮スクロール部材３５は、可
撓性を有する係止部材３３を介して外殻３１をなす両カ
バー部材５４，５５に保持されている。このため、圧縮
スクロール部材３５は、高温の排気ガスの供給により加
熱されると、ロータシャフト１７の径方向において前記
係止部材３３を撓ませつつ自由膨張して行くこととな
る。

【００７０】このような圧縮スクロール部材３５の熱変
形に伴うシュラウド部３７の熱変形挙動を図８に示して
いる。ここで、（ａ）は、例えばターボチャージャ１１
の非作動時等で、タービンハウジング１２における圧縮
スクロール部材３５が常温下におかれた状態でのシュラ
ウド部３７とタービンホイール１５との位置関係を示し
ている。一方、（ｂ）は、例えばターボチャージャ１１
の作動時等で、タービンハウジング１２における圧縮ス
クロール部材３５が加熱されている状態でのシュラウド
部３７とタービンホイール１５との位置関係を示してい
る。

【００７１】図８（ａ）に示すように、圧縮スクロール
部材３５が十分に冷やされた状態では、シュラウド部３
７がタービンホイール１５の出口側端部１５ａに近接し
た状態となっている。この状態では、シュラウド部３７
とタービンホイール１５との間において、隙間の一部を
なす出口側隙間６２ａが、同じく隙間の一部をなす入口
側隙間６２ｂより小さくなっている。すなわち、出口側
隙間６２ａにおけるシュラウド部３７とタービンホイー
ル１５との離間距離Ｌ１が、入口側隙間６２ｂにおける
同離間距離Ｌ２より小さくなるように設定されている。

【００７２】この状態から、内燃機関から排気ガスがタ
ービンハウジング１２内に供給され、圧縮スクロール部
材３５が加熱されると、この圧縮スクロール部材３５は
全体として前述のように熱変形されることになる。ここ
で、シュラウド部３７における熱変形に注目すると、同
シュラウド部３７は、圧縮スクロール部材３５のロータ
シャフト１７の軸線方向への熱膨張によって、図８
（ｂ）の矢印Ａの方向に延びるように変形する。また、
同シュラウド部３７は、圧縮スクロール部材３５のロー
タシャフト１７の径方向への熱膨張によって、図８
（ｂ）の矢印Ｂの方向に延びるように変形する。これに
対して、タービンホイール１５は、セラミックスタービ
ンとなっており、その熱変形量はほとんど無視できるも
のとなっている。

【００７３】この結果、圧縮スクロール部材３５が加熱
された状態では、シュラウド部３７がタービンホイール
１５の入口側端部１５ｂに近接した状態となる。この状
態では、シュラウド部３７とタービンホイール１５との
間において、入口側隙間６２ｂが出口側隙間６２ａより
小さくなる。すなわち、入口側隙間６２ｂにおける前記
離間距離Ｌ２が、出口側隙間６２ａにおける同離間距離
Ｌ１より小さくなる。

【００７４】ここで、前記入口側隙間６２ｂの前記離間
距離Ｌ２が、ターボチャージャ１１の作動時において圧
縮スクロール部材３５が実用使用温度領域に達したとき
に、常温状態での前記出口側隙間６２ａの前記離間距離
Ｌ１にほぼ等しいか、または近い値となるように設定す
ることが望ましい。このように構成すれば、タービンハ
ウジング１２における圧縮効率を、常温領域から実用使
用温度領域にわたって高く維持することができる。

【００７５】以上詳述したように、この実施形態にかか
るタービンハウジング１２によれば、以下に示すような
優れた効果が得られるようになる。 （１）本実施形態のタービンハウジング１２では、圧縮
スクロール部材３５と入口スクロール部材３６とが、圧
縮スクロール部材３５に形成された連結口３８と入口ス
クロール部材３６の差込部４５との差し込み構造をもっ
て連結されている。そして、差込部４５における圧縮ス
クロール部材３５の中心側の開口縁に、圧縮スクロール
部材３５内で圧縮されるガスを案内する案内板４８が、
差込部４５と一体に設けられている。

【００７６】このように、案内板４８を入口スクロール
部材３６と一体形成することで、案内板４８を設けるた
めの溶接作業が不要となる。これにより、溶接部分が存
在しないため、案内板４８及びその近傍において冷熱サ
イクルの繰り返しに起因する亀裂等の発生が抑制され
る。従って、タービンハウジング１２における圧縮効率
を、長期間にわたって高く維持することができる。ま
た、別体の案内板４８を必要としないため、部品点数が
削減され、タービンハウジング１２の、ひいてはターボ
チャージャ１１の製造上有利である。

【００７７】しかも、案内板４８は、入口スクロール部
材３６の差込部４５における圧縮スクロール部材３５の
中心側の開口縁を圧縮スクロール部材３５の接線方向に
沿うように延長することで形成されている。このような
案内板４８は、簡素な構成でありながら、高い圧縮効率
の維持、製造コストの低減といった優れた効果を奏す
る。

【００７８】（２）本実施形態のタービンハウジング１
２では、案内板４８が、圧縮スクロール部材３５におけ
るガス圧縮終末部の内周面の延長面にほぼ沿うように形
成されている。このため、圧縮スクロール部材３５内の
排気ガスの流れが、案内板４８の近傍において乱される
ことが抑制され、圧縮された排気ガスがよりスムースに
排出ノズル３９へと導かれる。従って、圧縮スクロール
部材３５内での圧力損失が小さくなり、タービンハウジ
ング１２における圧縮効率を高めることができる。そし
て、このタービンハウジング１２をターボチャージャ１
１に装着した際に、タービンホイール１５と一体回転さ
れるコンプレッサホイール１６の回転性能が向上され、
コンプレッサハウジング１３側における過給圧発生能力
を向上することができる。

【００７９】（３）本実施形態のタービンハウジング１
２では、圧縮スクロール部材３５の連結口３８における
ガス圧縮終末部側の開口縁に、その圧縮スクロール部材
３５のほぼ径方向に延びる返し部５０を設けている。そ
して、この返し部５０に対して、入口スクロール部材３
６の差込部４５の傾斜部４９が摺接するようになってい
る。

【００８０】このため、両スクロール部材３５，３６が
急激に加熱され膨張したときに、入口スクロール部材３
６の差込部４５が連結口３８の開口縁に押し付けられた
としても、返し部５０の作用によりスムースに相対移動
される。従って、両スクロール部材３５，３６が熱変形
したときに、その両スクロール部材３５，３６の熱変形
を効率よく吸収することができて、熱変形により両スク
ロール部材３５，３６に発生する応力を緩和することが
できる。

【００８１】（４）本実施形態のタービンハウジング１
２では、入口スクロール部材３６における排気ガスの入
口側の固定端部４４が、外殻３１に対して所定間隔をお
いて複数の固定部４６で固定されている。言い換える
と、この入口スクロール部材３６の固定端部４４では、
各固定部４６間が外殻３１と固定されることなく単に重
ね合わされた非固定部となっている。このため、この非
固定部において、入口スクロール部材３６の熱膨張に伴
う材料の若干の伸びが許容され、入口スクロール部材３
６の熱膨張に伴って発生する応力が緩和される。従っ
て、固定部４６に集中する応力が弱められ、入口スクロ
ール部材３６の外殻３１に対するより確実な固定と高い
圧縮効率とを長期間にわたって両立させることができ
る。そして、ターボチャージャ１１の耐久性を向上させ
ることができる。

【００８２】（５）本実施形態のタービンハウジング１
２では、固定部４６がスポット溶接加工により形成され
ている。この入口スクロール部材３６の固定端部４４で
は、その全周にわたって溶接加工がなされるわけではな
く、溶接加工がなされるのは固定部４６のみで部分的で
ある。このため、各固定部４６間の非溶接部分におい
て、入口スクロール部材３６の熱変形に伴って発生する
応力が緩和されるため、固定部４６への応力集中を抑制
することができる。

【００８３】しかも、固定部４６がスポット溶接で形成
されるため、その溶接部分が円形となる。このため、そ
の溶接部分が入口スクロール部材３６の熱変形により、
圧縮されたり、引っ張られたりしたとしても、その溶接
部分の全周において均等に応力が生じることとなり、溶
接部分への影響を小さくすることができる。このため、
入口スクロール部材３６を外殻３１に対して強固に固定
することができる。また、溶接作業を簡単に行うことが
できて、タービンハウジング１２の、ひいてはターボチ
ャージャ１１の製造上有利である。そして、ターボチャ
ージャ１１の耐久性をさらに向上させることができる。

【００８４】（６）本実施形態のタービンハウジング１
２では、外殻３１がその開口端３１ａにおいて取入れ口
フランジ４７に対し全周にわたって溶接固定されてい
る。このため、外殻３１と取入れ口フランジ４７との間
において、タービンハウジング１２の内部を通過する排
気ガスの系外への漏出が抑制される。そして、タービン
ホイール１５の圧縮効率の低下を抑制することができ
て、コンプレッサハウジング１３側で発生される過給圧
の低下を抑制することができる。

【００８５】ここで、外殻３１は、その外表面が全体的
に外気に接しているとともに、高温の排気ガスが接触す
る内殻３２とは空気断熱層３４を介して離隔されてい
る。さらに、外殻３１において高温の排気ガスと直接接
触する部分は、入口スクロール部材３６の固定端部４４
近傍のみであり、その面積はごくわずかである。これら
のため、外殻３１の温度が大きく上昇することがなく、
外殻３１の取入れ口フランジ４７に対する伸縮量も小さ
くなる。従って、外殻３１を取入れ口フランジ４７に対
して全周にわたって溶接固定したとしても、その溶接部
分に亀裂等が生じにくいものとなる。そして、タービン
ハウジング１２で圧縮効率が高く維持され、コンプレッ
サハウジング１３側において発生される過給圧を安定さ
せることができる。

【００８６】（７）本実施形態のタービンハウジング１
２では、圧縮スクロール部材３５が、その自由端部４１
において外殻３１に固定される接続フランジ４３に対し
メッシュ部材４２を介して摺動可能に保持されている。
一方、圧縮スクロール部材３５におけるロータシャフト
１７の軸線方向の一端の排出ノズル３９は、外殻３１に
固定されるケース２４に対して相対変位不能に固定され
ている。そして、圧縮スクロール部材３５は、暖められ
た時に、その圧縮スクロール部材３５の径方向への自由
膨張が許容されるように保持されている。

【００８７】これにより、圧縮スクロール部材３５のシ
ュラウド部３７とタービンホイール１５との間に、常温
領域と実用使用温度領域とにおいて所定の隙間が形成さ
れるようになっている。このように、圧縮スクロール部
材３５が高温の排気ガスの通過及び排気ガスの圧縮に伴
って熱変形されたとしても、タービンホイール１５とシ
ュラウド部３７との間に所定の隙間が確保される。この
ため、実用使用温度領域において、前記隙間が所定以上
に小さくなって、圧縮された排気ガスの排出ノズル３９
側への通過抵抗が大きく増大することを抑制できる。ま
た、実用使用温度領域において、前記隙間が所定以上に
大きくなって、タービンホイール１５の圧縮効率が低下
することを抑制できる。そして、常温領域から実用使用
温度領域にわたって、タービンハウジング１２で圧縮効
率が高く維持され、コンプレッサハウジング１３側にお
いて発生される過給圧を安定させることができる。

【００８８】（８）本実施形態のタービンハウジング１
２では、圧縮スクロール部材３５を、その温度状態の変
化に応じてシュラウド部３７の形状を変化させること
で、シュラウド部３７とタービンホイール１５との間の
所定の隙間を確保するようになっている。このため、圧
縮スクロール部材３５が加熱、冷却される際の熱変形を
利用することで、別途特別な部材を用いることなく、前
記隙間を確保することができる。従って、タービンハウ
ジング１２の構造が、ひいてはターボチャージャの構成
が複雑化するのを回避することができる。

【００８９】（９）本実施形態のタービンハウジング１
２では、圧縮スクロール部材３５のシュラウド部３７と
タービンホイール１５との間の隙間が、常温領域で排気
ガスの入口側である入口側隙間６２ｂが大きく、排気ガ
スの出口側である出口側隙間６２ａが小さくなるように
設定されている。そして、実用使用温度領域では、前記
入口側隙間６２ｂが小さく前記出口側隙間６２ａが大き
くなるように設定されている。このため、常温領域から
実用使用温度領域にわたって、シュラウド部３７の熱変
形を許容しつつ、その熱変形によってシュラウド部３７
とタービンホイール１５との隙間が、それらの対向面に
おいて全体的に拡大されたり縮小されたりすることを抑
制することができる。そして、常温状態から実用使用温
度状態にわたって、タービンハウジング１２側の圧縮効
率がさらに安定化され、ターボチャージャ１１の運転状
態がより安定なものとなる。

【００９０】（１０）本実施形態のタービンハウジング
１２では、圧縮スクロール部材３５内にセラミックスタ
ービンからなるタービンホイール１５が収容されてい
る。このため、タービンホイール１５の熱変形が極めて
小さく、その熱変形を無視することができる。これによ
り、圧縮スクロール部材３５のシュラウド部３７側の熱
変形量を制御するのみで、シュラウド部３７とタービン
ホイール１５との間の隙間を所定の離間距離に設定する
ことができ、構成の複雑化を回避することができる。

【００９１】（１１）本実施形態のタービンハウジング
１２は、内殻３２と外殻３１とがともに耐熱鋼板の成形
品からなっている。このため、タービンハウジング１２
全体の重量及び熱容量を、鋳物製のタービンハウジング
に比べて大きく低下させることができる。また、鋳物製
の外殻と耐熱鋼板製の内殻とを有する二重管構造のター
ビンハウジングに比べて、タービンハウジング１２全体
の熱容量をさらに低下させることができる。

【００９２】（１２）本実施形態のタービンハウジング
１２を装着したターボチャージャ１１では、前記（１）
〜（１１）に記載したような優れた作用効果が発揮さ
れ、小型で効率のよいターボチャージャ１１が実現され
る。

【００９３】（変形例）なお、上記実施形態は、例えば
以下のように適宜変形することもできる。 ・上記実施形態では、圧縮スクロール部材３５の連結口
３８の開口縁に、入口スクロール部材３６における差込
部４５の傾斜部４９に摺接する返し部５０が設けられて
いる。これに対して、この返し部５０に代えて、例えば
図９に示すように、前記連結口３８の開口縁の一部に、
前記傾斜部４９に沿うような受け部６５を設けるように
してもよい。このように構成した場合、圧縮スクロール
部材３５の圧縮終末部分における内周面と前記差込部４
５の案内板４８の外表面とを、より滑らかに連続させる
ことが可能となり、圧縮終末部分における排気ガスの流
れに乱れが生じることをさらに好適に抑制することがで
きる。従って、タービンハウジング１２における圧縮効
率をさらに向上させることができる。

【００９４】・上記実施形態では、排出ノズル３９をケ
ース２４に対して固定するとともに、自由端部４１を接
続フランジ４３に対して相対変位可能に支持して、圧縮
スクロール部材３５を外殻３１に保持する構成とした。
これに対して、接続フランジ４３側の端部を接続フラン
ジ４３に対して固定するとともに、排出ノズル３９をケ
ース２４に対して相対変位可能に支持して、圧縮スクロ
ール部材３５を外殻３１に保持する構成としてもよい。
なお、この場合には、例えば出口側隙間６２ａが圧縮ス
クロール部材３５の温度状態の如何にかかわらず常に一
定に保たれるような機構等、シュラウド部３７とタービ
ンホイール１５との間に常温領域から実用使用温度領域
にわたって所定の離間距離の隙間を保持できるような機
構を設けることが望ましい。

【００９５】また、例えば圧縮スクロール部材３５自体
の変形等により、外殻３１と内殻３２との熱膨張差、収
縮差を吸収可能であり、前記隙間を保持可能であれば、
排出ノズル３９をケース２４に対して固定するととも
に、自由端部４１を接続フランジ４３に対して固定する
構成としてもよい。

【００９６】・上記実施形態では、入口スクロール部材
３６の固定端部４４を外殻３１に対して複数の固定部４
６でスポット溶接して固定する構成とした。これに対し
て、例えば蛇腹部を設けるなどして、入口スクロール部
材３６自体の変形等により、外殻３１と内殻３２との間
の熱膨張差、収縮差を吸収可能であれば、入口スクロー
ル部材３６の固定端部４４を外殻３１に対し全周にわた
って溶接固定する構成としてもよい。また、例えば外殻
３１または入口スクロール部材３６のいずれか一方の固
定部４６に対応する位置に透孔を設けて開先を形成し、
その開先において溶接して外殻３１と入口スクロール部
材３６とを固定する構成してもよい。

【００９７】さらに、入口スクロール部材３６を取入れ
口フランジ４７に対して溶接固定してよい。この場合に
おいても、入口スクロール部材３６と取入れ口フランジ
４７とを、スポット溶接してもよいし、前記開先を設け
て溶接してもよい。

【００９８】・上記実施形態の入口スクロール部材３６
を形成する際において、出発材料としてパイプを用いる
と共に、そのパイプに対してハイドロフォーム加工を施
すことで、入口スクロール部材３６を形成してもよい。

【００９９】・上記実施形態では、外殻３１と内殻３２
との間を中空構造として空気断熱層３４を形成したが、
外殻３１と内殻３２との間に、例えば耐火物からなる断
熱材を充填してもよい。

【０１００】・上記実施形態では、輻流型のコンプレッ
サホイール１６を採用したが、軸流型のコンプレッサホ
イールに変更してもよい。 ・上記実施形態において、タービンホイール１５及びコ
ンプレッサホイール１６の少なくとも一方に容量可変機
構を設けてもよい。

【０１０１】次に、前記実施形態並びに前記変形例の記
載から把握できる技術的思想について、その効果ととも
に以下に記載する。 （ア）外殻と、少なくとも一部がこの外殻に対して所定
の断熱層を介して離隔した状態で配置されて内部をガス
が通過する内殻とからなり、その内殻は、内部に設けら
れたタービンを取り囲むように形成された圧縮スクロー
ル部材と、この圧縮スクロール部材内に前記タービンを
回転させるためのガスを導入する導入スクロール部材と
を有するタービンハウジングであって、前記圧縮スクロ
ール部材と前記導入スクロール部材とは、前記圧縮スク
ロール部材に形成された連結孔と前記導入スクロール部
材の先端部との差し込み構造をもって連結され、前記導
入スクロール部材におけるガスの入口側の基端部を、前
記外殻または外部の装置に取着するための取り付け部材
に対して、その導入スクロール部材の外周上に所定の間
隔をおいて配置された複数の固定部で固定したことを特
徴とするタービンハウジング。

【０１０２】この構成によれば、導入スクロール部材が
加熱され膨張したときに、各固定部間の非固定部での材
料の伸びにより、導入スクロール部材に発生する応力が
緩和される。そして、固定部に集中する応力が弱めら
れ、長期間にわたって導入スクロール部材を外殻または
取り付け部材に安定に固定しつつ、タービンハウジング
での高い圧縮効率を維持することができる。

【０１０３】（イ）外殻と、少なくとも一部がこの外殻
に対して所定の断熱層を介して離隔した状態で配置され
て内部をガスが通過する内殻とからなり、その内殻は、
内部に設けられたタービンを取り囲むように形成された
圧縮スクロール部材と、この圧縮スクロール部材内に前
記タービンを回転させるためのガスを導入する導入スク
ロール部材とを有するタービンハウジングであって、前
記圧縮スクロール部材には、前記タービンに向かって内
方に突出するシュラウド部と、少なくとも常温領域と実
用使用温度領域とで、前記シュラウド部とタービンとの
間に所定の隙間を形成する隙間調整機構とを有すること
を特徴とするタービンハウジング。

【０１０４】この構成によれば、圧縮スクロール部材が
高温の排気ガスの通過及び排気ガスの圧縮に伴って熱変
形されたとしても、タービンとシュラウド部との間に所
定の隙間が確保される。このため、実用使用温度領域に
おいて、前記隙間が所定以上に小さくなって圧縮された
排気ガスの排出口側への通過抵抗が大きく増大したり、
前記隙間が所定以上に大きくなって、タービンの圧縮効
率が低下したりすることを抑制することができる。

【０１０５】（ウ）内燃機関からの排気ガスで回転され
るタービンを収容するタービンハウジングと、そのター
ビンの回転に伴って回転され、前記内燃機関への吸気の
圧力を高めるコンプレッサを収容するコンプレッサハウ
ジングとを有するターボチャージャにおいて、前記ター
ビンハウジングが、外殻と、少なくとも一部がこの外殻
に対して所定の断熱層を介して離隔した状態で配置され
て内部をガスが通過する内殻とを有し、前記内殻は、そ
の内殻の内部に設けられたタービンを取り囲むように形
成された圧縮スクロール部材と、その圧縮スクロール部
材内に前記タービンを回転させるためのガスを導入する
導入スクロール部材とを備え、前記圧縮スクロール部材
と前記導入スクロール部材とを、前記圧縮スクロール部
材に形成された連結孔と前記導入スクロール部材の先端
部との差し込み構造をもって連結し、前記導入スクロー
ル部材の先端部における前記圧縮スクロール部材の中心
側の開口縁に、前記圧縮スクロール部材内で圧縮される
ガスを案内する案内部を前記導入スクロール部材と一体
に設けたことを特徴とするターボチャージャ。

【０１０６】この構成によれば、タービンハウジングの
案内部及びその周辺に溶接部分が形成されず、案内部及
びその近傍において冷熱サイクルの繰り返しによる亀裂
等が発生しにくい構造とすることができる。これによ
り、長期間にわたってタービンハウジングにおける高い
圧縮効率を維持することができ、ターボチャージャの耐
久性を向上することができる。また、部品点数の削減を
図ることができて、製造上有利である。

【０１０７】（エ）前記案内部は、前記導入スクロール
部材の先端部における前記圧縮スクロール部材の中心側
の開口縁が、前記圧縮スクロール部材のほぼ接線方向に
沿うように延長された延長部からなることを特徴とする
前記（ウ）に記載のターボチャージャ。

【０１０８】この構成によれば、簡素な構成で、前記
（ウ）に記載の発明の作用効果を実現することができ
る。 （オ）前記延長部が、前記圧縮スクロール部材における
ガス圧縮終末部の内周面の延長面にほぼ沿うように形成
されたことを特徴とする前記（エ）に記載のターボチャ
ージャ。

【０１０９】この構成によれば、タービンハウジングに
おいて、圧縮スクロール部材内での圧力損失が小さくな
り、タービンの圧縮効率を高めることができて、コンプ
レッサハウジングにおける過給圧発生能力を高めること
ができる。

【０１１０】（カ）前記圧縮スクロール部材の連結孔に
おけるガス圧縮終末部側の開口縁に、その圧縮スクロー
ル部材のほぼ径方向に延びる返し部を設け、この返し部
に前記導入スクロール部材の先端部の外周面の一部を摺
動可能に接合させたことを特徴とする前記（ウ）〜
（オ）のいずれか一項に記載のターボチャージャ。

【０１１１】この構成によれば、タービンハウジングの
２つのスクロール部材の熱変形が効果的に吸収され、そ
の熱変形によって両スクロール部材に発生する応力を効
率よく緩和することができる。

【０１１２】（キ）前記導入スクロール部材におけるガ
スの入口側の基端部を、前記外殻または外部の装置に取
着するための取り付け部材に対して、その導入スクロー
ル部材の外周上に所定の間隔をおいて配置された複数の
固定部で固定したことを特徴とする前記（ウ）〜（カ）
のいずれか一項に記載のターボチャージャ。

【０１１３】この構成によれば、タービンハウジングに
おいて、導入スクロール部材の固定部に集中する応力が
弱められる。このため、長期間にわたって導入スクロー
ル部材を外殻または取り付け部材に安定に固定しつつ、
タービンハウジングでの高い圧縮効率を維持することが
でき、ターボチャージャの耐久性を向上させることがで
きる。

【０１１４】（ク）前記固定部は、溶接加工により形成
されることを特徴とする前記（キ）に記載のターボチャ
ージャ。 （ケ）前記固定部は、スポット溶接加工により形成され
ることを特徴とする前記（ク）に記載のターボチャージ
ャ。

【０１１５】これらの構成によれば、タービンハウジン
グの導入スクロール部材を簡単な溶接作業で行うことが
できて、製造上有利である。特に、固定部をスポット溶
接により形成した場合には、タービンハウジングの導入
スクロール部材が熱変形したとしても、その導入スクロ
ール部材の各固定部の全周において均等に応力が生じる
こととなる。このため、導入スクロール部材における固
定部の溶接部分への熱変形の影響を小さくすることがで
きる。従って、ターボチャージャの耐久性をさらに向上
させることができる。

【０１１６】（コ）前記外殻における前記導入スクロー
ル部材の基端部に対応する部分を、前記取り付け部材に
対して全周にわたって溶接固定したことを特徴とする前
記（キ）〜（ケ）のいずれか一項に記載のターボチャー
ジャ。

【０１１７】この構成によれば、タービンハウジングの
外殻と取り付け部材との間において、そのタービンハウ
ジングの内部を通過する排気ガスの系外への漏出が抑制
され、タービンハウジング側での圧縮効率の低下を抑制
することができる。これにより、コンプレッサハウジン
グ側で発生される過給圧の低下を抑制することができ
る。

【０１１８】（サ）前記圧縮スクロール部材には、前記
タービンに向かって内方に突出するシュラウド部と、少
なくとも常温領域と実用使用温度領域とで、前記シュラ
ウド部とタービンとの間に所定の隙間を形成する隙間調
整機構とを有することを特徴とする前記（ウ）〜（ケ）
のいずれか一項に記載のターボチャージャ。

【０１１９】この構成によれば、常温領域から実用使用
温度領域にわたって、タービンハウジングで圧縮効率が
高く維持され、コンプレッサハウジング側において発生
される過給圧を安定させることができる。

【０１２０】（シ）前記隙間調整機構は、前記圧縮スク
ロール部材の温度状態の変化に応じて、前記シュラウド
部の形状を変化させることを特徴とする前記（サ）に記
載のターボチャージャ。

【０１２１】この構成によれば、タービンハウジングに
おいて、別途特別な部材を用いることなく、圧縮スクロ
ール部材のシュラウド部とタービンとの間の隙間を調整
することができる。これにより、ターボチャージャの構
成が複雑化するのを回避することができる。

【０１２２】（ス）前記隙間調整機構は、前記シュラウ
ド部とタービンとの間の隙間を、前記常温領域では前記
ガスの入口側が大きくかつ前記ガスの出口側が小さくな
るように設定するとともに、前記実用使用温度領域では
前記ガスの入口側が小さくかつ前記ガスの出口側が大き
くなるように設定することを特徴とする前記（シ）に記
載のターボチャージャ。

【０１２３】この構成によれば、タービンハウジングの
圧縮スクロール部材の温度状態が変化したときに、シュ
ラウド部とタービンとの隙間がそれらの対向面において
全体的に拡大されたり縮小されたりすることを抑制する
ことができる。

【０１２４】（セ）前記隙間調整機構は、前記シュラウ
ド部とタービンとの間の最小の離間距離が、前記常温領
域と前記実用使用温度領域とでほぼ等しくなるように調
整することを特徴とする前記（サ）〜（ス）のいずれか
一項に記載のターボチャージャ。

【０１２５】この構成によれば、常温状態から実用使用
温度状態にわたって、タービンハウジング側の圧縮効率
がさらに安定化され、ターボチャージャの運転状態がよ
り安定なものとなる。

【０１２６】（ソ）前記隙間調整機構は、前記圧縮スク
ロール部材における前記タービンの軸線方向の一端部を
前記外殻に対して相対変位不能に固定し、前記タービン
の軸線方向の他端部を前記外殻に対して相対変位可能に
保持するとともに、前記圧縮スクロール部材が暖められ
た時に、その圧縮スクロール部材の径方向への自由膨張
を許容する圧縮スクロール部保持機構を含むことを特徴
とする前記（サ）〜（セ）のいずれか一項に記載のター
ボチャージャ。

【０１２７】この構成によれば、簡単な構成で、前記
（サ）〜（セ）に記載の効果を発揮させることができ
る。 （タ）前記タービンがセラミックスタービンからなるこ
とを特徴とする前記（サ）〜（ソ）のいずれか一項に記
載のターボチャージャ。

【０１２８】この構成によれば、タービンの熱変形が極
めて小さく、圧縮スクロール部材のシュラウド部側の熱
変形量を制御するのみで、シュラウド部とタービンとの
間の隙間を所定の離間距離に設定することができ、構成
の複雑化を回避することができる。

【０１２９】（チ）前記内殻と前記外殻とがともに耐熱
鋼板の成形品からなることを特徴とする（ウ）〜（タ）
のいずれか一項に記載のターボチャージャ この構成によれば、タービンハウジング全体の熱容量を
さらに低下させることができ、タービンハウジングの保
温性をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるタービンハウジングの一実施形
態について、これを備えるターボチャージャの概略構造
を示す断面図。

【図２】図１の２−２線断面図。

【図３】図１の圧縮スクロール部材の自由端部周辺の拡
大部分断面図。

【図４】図２の４−４線断面図。

【図５】図２の入口スクロール部材の固定端部周辺の拡
大部分断面図。

【図６】図２の入口スクロール部材の固定端部周辺を内
側から見た展開図。

【図７】図２の圧縮スクロール部材の案内板周辺の拡大
部分断面図。

【図８】図１の圧縮スクロール部材のシュラウド部の熱
変形挙動に関する説明図。

【図９】変形例のタービンハウジングにおける圧縮スク
ロール部材の案内板周辺の拡大部分断面図。

【図１０】従来のタービンハウジングにおける圧縮スク
ロール部材の案内板周辺の拡大部分断面図。

【符号の説明】

１１…ターボチャージャ、１２…タービンハウジング、
１５…タービンホイール（タービン）、２３…排気ガス
排出口、２４…ケース（外殻及び圧縮スクロール部材保
持機構の一部）、３１…外殻、３２…内殻、３４…空気
断熱層（断熱層）、３５…圧縮スクロール部材（隙間調
整機構の一部を兼ねる）、３６…入口スクロール部材
（導入スクロール部材）、３７…シュラウド部、３８…
連結口（連結孔）、３９…排出ノズル（タービンの軸線
方向の一端部）、４１…自由端部（タービンの軸線方向
の他端部）、４２…メッシュ部材（隙間調整機構及び圧
縮スクロール部材保持機構の一部）、４３…接続フラン
ジ（外殻及び圧縮スクロール部材保持機構の一部）、４
４…固定端部（基端部）、４５…差込部（先端部）、４
６…固定部、４７…取入れ口フランジ（取り付け部
材）、４８…案内板（案内部、延長部）、４９…傾斜部
（外周面の一部）、５０…返し部、５４，５５…カバー
部材（外殻の一部）、６２ａ…出口側隙間（隙間の一
部）、６２ｂ…入口側隙間（隙間の一部）、Ｌ１，Ｌ２
…離間距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 明 愛知県豊田市高丘新町天王１番地 アイシ ン高丘 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 EA16 FA13 FA28 FA41 GB25 GB86 JA16 JA17 JA28

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外殻と、少なくとも一部がこの外殻に対し
   て所定の断熱層を介して離隔した状態で配置されて内部
   をガスが通過する内殻とからなり、その内殻は、内部に
   設けられたタービンを取り囲むように形成された圧縮ス
   クロール部材と、この圧縮スクロール部材内に前記ター
   ビンを回転させるためのガスを導入する導入スクロール
   部材とを有するタービンハウジングであって、 前記圧縮スクロール部材と前記導入スクロール部材と
   は、前記圧縮スクロール部材に形成された連結孔と前記
   導入スクロール部材の先端部との差し込み構造をもって
   連結され、前記導入スクロール部材の先端部における前
   記圧縮スクロール部材の中心側の開口縁に、前記圧縮ス
   クロール部材内で圧縮されるガスを案内する案内部を前
   記導入スクロール部材と一体に設けたことを特徴とする
   タービンハウジング。
2. 【請求項２】前記案内部は、前記導入スクロール部材の
   先端部における前記圧縮スクロール部材の中心側の開口
   縁が、前記圧縮スクロール部材のほぼ接線方向に沿うよ
   うに延長された延長部からなることを特徴とする請求項
   １に記載のタービンハウジング。
3. 【請求項３】前記延長部が、前記圧縮スクロール部材に
   おけるガス圧縮終末部の内周面の延長面にほぼ沿うよう
   に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のタービ
   ンハウジング。
4. 【請求項４】前記圧縮スクロール部材の連結孔における
   ガス圧縮終末部側の開口縁に、その圧縮スクロール部材
   のほぼ径方向に延びる返し部を設け、この返し部に前記
   導入スクロール部材の先端部の外周面の一部を摺動可能
   に当接させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   一項に記載のタービンハウジング。
5. 【請求項５】前記導入スクロール部材におけるガスの入
   口側の基端部を、前記外殻または外部の装置に取着する
   ための取り付け部材に対して、その導入スクロール部材
   の外周上に所定の間隔をおいて配置された複数の固定部
   で固定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一
   項に記載のタービンハウジング。
6. 【請求項６】前記固定部は、溶接加工により形成される
   ことを特徴とする請求項５に記載のタービンハウジン
   グ。
7. 【請求項７】前記固定部は、スポット溶接加工により形
   成されることを特徴とする請求項６に記載のタービンハ
   ウジング。
8. 【請求項８】前記外殻における前記導入スクロール部材
   の基端部に対応する部分を、前記取り付け部材に対して
   全周にわたって溶接固定したことを特徴とする請求項５
   〜７のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
9. 【請求項９】前記圧縮スクロール部材には、前記タービ
   ンに向かって内方に突出するシュラウド部と、少なくと
   も常温領域と実用使用温度領域とで、前記シュラウド部
   とタービンとの間に所定の隙間を形成する隙間調整機構
   とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一
   項に記載のタービンハウジング。
10. 【請求項１０】前記隙間調整機構は、前記圧縮スクロー
    ル部材の温度状態の変化に応じて、前記シュラウド部の
    形状を変化させることを特徴とする請求項９に記載のタ
    ービンハウジング。
11. 【請求項１１】前記隙間調整機構は、前記シュラウド部
    とタービンとの間の隙間を、前記常温領域では前記ガス
    の入口側が大きくかつ前記ガスの出口側が小さくなるよ
    うに設定するとともに、前記実用使用温度領域では前記
    ガスの入口側が小さくかつ前記ガスの出口側が大きくな
    るように設定することを特徴とする請求項１０に記載の
    タービンハウジング。
12. 【請求項１２】前記隙間調整機構は、前記シュラウド部
    とタービンとの間の最小の離間距離が、前記常温領域と
    前記実用使用温度領域とでほぼ等しくなるように調整す
    ることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記
    載のタービンハウジング。
13. 【請求項１３】前記隙間調整機構は、前記圧縮スクロー
    ル部材における前記タービンの軸線方向の一端部を前記
    外殻に対して相対変位不能に固定し、前記タービンの軸
    線方向の他端部を前記外殻に対して相対変位可能に保持
    するとともに、前記圧縮スクロール部材が暖められた時
    に、その圧縮スクロール部材の径方向への自由膨張を許
    容する圧縮スクロール部保持機構を含むことを特徴とす
    る請求項９〜１２のいずれか一項に記載のタービンハウ
    ジング。
14. 【請求項１４】前記タービンがセラミックスタービンか
    らなることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項
    に記載のタービンハウジング。
15. 【請求項１５】前記内殻と外殻とがともに耐熱鋼板の成
    形品からなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれ
    か一項に記載のタービンハウジング。