JP2014047726A - タービンハウジング及び排気タービン過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能を適切に維持することのできるタービンハウジング、及び該タービンハウジングを備える排気タービン過給機を提供する。
【解決手段】タービンハウジング３１は、タービンホイール３２の周囲を囲うとともに、タービンホイール３２の外周側に内燃機関１の排気が供給される環状のスクロール通路３４を有し、タービンホイール３２の軸線方向に供給された排気が排出されるタービン室３３を有する。タービンハウジング３１は、スクロール通路３４に隣接して冷却通路３５が形成されており、タービン室３３は、冷却通路３５を形成する部材と同一の部材によって形成された外周部４２と、冷却通路３５を形成する部材よりも熱伝導率の低い部材によって形成され、外周部４２の内側に配置される内壁部４１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気のエネルギによって回転駆動されるタービンホイールの周囲を囲うタービンハウジング、及び該タービンハウジングを備え、タービンホイールの回転に応じて過給を行なう排気タービン過給機に関する。

従来、この種のタービンホイール及び排気タービン過給機としては例えば特許文献１に記載のタービンハウジング及び当該タービンハウジングを備えた排気タービン過給機がある。

特許文献１に記載のタービンハウジングは、タービンホイールを取り囲むように渦巻き状をなすスクロール室と、スクロール室からタービンホイールの軸線方向に開口する排気ガス排出口と、スクロール室の排気ガス排出口側の近傍にあって該スクロール室の略全周囲に配置されるハウジング内冷却水通路とを備えている。また、タービンハウジングは、その熱容量を小さくするため、比熱の小さいアルミニウム合金にて形成されている。これにより、エンジンの冷間始動時において排気ガスがタービンハウジングから奪われる熱量を減少させて、短時間のうちに排気ガスが触媒コンバータの触媒温度を活性温度まで上昇させることができるようにしている。

特開２００８−１９７１１号公報

アルミニウム合金から形成されるタービンハウジングは、比熱が小さくなるとともに、熱伝導率も高くなる。つまり、特許文献１に記載のようなタービンハウジングでは、排気ガスの冷却性能が向上するため、ハウジング内冷却水通路を流れている冷却水に伝達される熱量が増加するようになるものの、冷却水の熱量が増加すると、当該冷却水の熱を放熱させるラジエータの熱容量が不足するおそれもある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、冷却性能を適切に維持することのできるタービンハウジング、及び該タービンハウジングを備える排気タービン過給機を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果を記載する。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、タービンホイールの周囲を囲うとともに、前記タービンホイールの外周側にエンジンの排気が供給される環状のスクロール通路を有し、前記タービンホイールの軸線方向に前記供給された排気が排出される排出通路を有するタービンハウジングにおいて、前記スクロール通路に隣接して冷却通路が形成されており、前記排出通路は、前記冷却通路を形成する部材と同一の部材によって形成された外周部と、前記冷却通路を形成する部材よりも熱伝導率の低い部材によって形成され、前記外周部の内側に配置される内壁部とを備えることを要旨とする。

このような構成によれば、排出通路内の排気ガスから冷却通路内の冷却水などの冷媒に伝達される熱量が減少するようになる。これにより、タービンハウジングに必要とされる冷却は維持されるとともに、冷却通路内の冷却水（冷媒）が過剰に温度上昇することも抑制されるようになる。

通常、冷却水の熱はラジエータから放熱されるため、冷却水の熱量が増加するとラジエータの放熱量も増加させる必要が生じて、ラジエータの設計変更や大型化を招くおそれもある。この構成により、冷却水の熱量を適切に調整することで、ラジエータを含む冷却システムに生じる影響を無くしたり、軽減させることができるようにもなる。

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、前記内壁部は、前記タービンホイール側の先端が所定の隙間を介して前記タービンホイールに対向していることを要旨とする。

このような構成によれば、排出通路の入口であるタービンホイールの近傍、いわゆるシュラウド部に内壁部が設けられるため冷却水へ伝達される熱量がより好適に調整されるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のタービンハウジングにおいて、前記内壁部は筒状に形成されていることを要旨とする。
このような構成によれば、排出通路の外周部が内壁部に覆われるため排出通路から冷却水へ伝達される熱量を少なくすることができる。

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、前記内壁部は、前記外周部に挿入されていることを要旨とする。
このような構成によれば、外周部へ挿入することで内壁部を外周部に配置することができるため排出通路の形成が容易になる。

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、前記内壁部は、前記タービンホイール側とは反対側の基端にフランジ部を有し、前記フランジ部が、前記外周部の前記スクロール通路とは反対側の端面に当接されていることを要旨とする。

このような構成によれば、フランジ部が外周部においてスクロール通路の反対側の端面に当接するため、排出通路における内壁部の配置位置を、排気が流れるタービンホイールの軸線方向に対して安定させたり、精度を高く維持させたりすることができる。特に、内壁部の先端部がタービンホイールに対向する場合、タービンホイールとの間の隙間距離が高い精度で維持されるため、タービンホイールの回転に影響を生じさせるおそれが軽減される。また、タービンホイールと内壁部との距離を短くすることができるためタービン効率をより高くすることができる。

さらに、フランジ部により位置決めができるようになることで、簡単かつ精度が高い組み立てを可能にもする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、前記排出通路は、前記外周部と前記内壁部との間にシール部材を備えることを要旨とする。

このような構成によれば、外周部と内壁部との間に排気が漏れることを防ぐことができる。また、内壁部のタービンホイールの軸線方向の位置がシール部材に影響を受けることもない。つまり、シール部材が内壁部の先端とタービンホイールとの間の隙間距離に影響を与えたりすることもない。つまり、内壁部がフランジ部を有する場合、フランジ部にガスケットなどを介在させると生じる内壁部の先端の位置の変化が生じるおそれもない。

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、前記シール部材はＣリングであることを要旨とする。
このような構成によれば、Ｃリングによって外周部と内壁部との間を好適にシールすることができる。

請求項８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、前記シール部材は金属パッキンであることを要旨とする。
このような構成によれば、金属パッキンによって外周部と内壁部との間を好適にシールすることができる。

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、前記タービンハウジングはアルミニウム合金を含んで形成されていることを要旨とする。

このような構成によれば、熱伝導率の高いアルミニウム合金から構成されるタービンハウジングから冷却水に伝達される熱量を内壁部によって抑制することができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のタービンハウジングにおいて、前記内壁部は鋳鉄を含んで形成されていることを要旨とする。

このような構成によれば、冷却通路を形成する部材よりも熱伝導率の低い鋳鉄により、排出通路から冷却水に伝達される熱量が抑制される。
上記目的を達成するため、請求項１１に記載の発明は、エンジンの排気によって回転されるタービンホイールと、前記タービンホイールを取り囲むタービンハウジングと、前記タービンホイールに連結され、該タービンホイールから伝達される回転により従動回転して吸気を過給するコンプレッサホイールとを備えた排気タービン過給機であって、前記タービンハウジングとして上記記載のタービンハウジングを備えることを要旨とする。

このような構成によれば、排出通路内の排気ガスから冷却通路内の冷却水に伝達される熱量が減少するようになる。これにより、排気タービン過給機は、タービンハウジングに必要とされる冷却が維持されるとともに、冷却通路内の冷却水が過剰に温度上昇することも抑制される。通常、冷却水の熱はラジエータから放熱されるため、冷却水の熱量が増加するとラジエータの放熱量も増加させる必要が生じて、ラジエータの設計変更や大型化を招くおそれもある。この構成により、冷却水の熱量を適切に調整することで、ラジエータを含む冷却システムに生じる影響を無くしたり、軽減させることができるようにもなる。

本発明に係る排気タービン過給機を具体化した第１の実施形態について、その断面構造を示す断面図。 本発明に係る排気タービン過給機を具体化した第２の実施形態について、その断面構造を示す断面図。 同実施形態におけるシール部材の拡大構造を示す断面図。

（第１の実施形態）
本発明に係る排気タービン過給機を具体化した第１の実施形態としてのターボチャージャ１０について、図１に従って説明する。

図１に示すように、ターボチャージャ１０は、エンジンとしての内燃機関１の吸気通路２に配設されるコンプレッサ２０と、内燃機関１の排気通路３に配設されるタービン３０と、これらコンプレッサ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。

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２０を構成するコンプレッサホイール２２が固定され、他端にはタービン３０を構成するタービンホイール３２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２２とタービンホイール３２とが一体回転する構造になっている。

コンプレッサ２０は、コンプレッサホイール２２を収容するコンプレッサハウジング２０Ａを備えている。コンプレッサハウジング２０Ａの内部にはコンプレッサ室２１が形成されている。そしてコンプレッサホイール２２はコンプレッサ室２１に収容されている。コンプレッサ室２１はコンプレッサホイール２２の回転軸心Ｌ１に沿って延設されている。コンプレッサハウジング２０Ａ内には、コンプレッサホイール２２の外周において渦巻形状で延びるスクロール通路２３が形成されている。スクロール通路２３はコンプレッサ室２１の内周壁の全周にわたって開口されている。スクロール通路２３には内燃機関１の気筒へ延びる吸気通路２が接続される。

タービン３０は、タービンホイール３２を収容する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の内部には排出通路としてのタービン室３３が形成されている。そしてタービンホイール３２はタービン室３３に収容されている。

タービンハウジング３１は、ハウジング本体４０とハウジング本体４０に嵌め込まれる内壁部４１とを備えている。ハウジング本体４０は、熱伝導率の高い材料、例えばアルミニウム合金から構成されている。ハウジング本体４０内には、タービンホイール３２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、その出口がタービン室３３の内周壁においてその全周にわたって環状に開口されている。スクロール通路３４には内燃機関１の気筒から延びる排気通路３が接続される。

ハウジング本体４０には、タービンホイール３２の回転軸心Ｌ１に沿って延びる筒状の外周部４２が形成されている。外周部４２は、スクロール通路３４の出口からタービンホイール３２の回転軸心Ｌ１に沿って延設されている。外周部４２には内壁部４１が配置されている。

内壁部４１は、ハウジング本体４０よりも熱伝導率の低い材料、例えば耐熱鋳鉄から構成されている。内壁部４１は、ハウジング本体４０の下流側から外周部４２に嵌めこむことができる筒状に形成されており、外周部４２に挿入され、該外周部４２に嵌めこまれることでスクロール通路３４の出口からタービンホイール３２の回転軸心Ｌ１に沿って延設される。これにより、外周部４２に配置された内壁部４１はその筒内をタービン室３３の内周壁の全部もしくは一部として構成させる。つまり、タービン室３３は、外周部４２と内壁部４１とを備え、その内周壁の全部もしくは一部が内壁部４１により構成される。

内壁部４１は、タービン室３３における排気（ガス）の流れ方向上流側（以下、単に上流側）の先端部４１ａがタービンホイール３２の羽根に対向する位置に配置されている。つまり、内壁部４１の先端部４１ａは、スクロール通路３４の出口部分、いわゆるシュラウド部を構成する。内壁部４１の先端部４１ａとタービンホイール３２の羽根との間は、タービンホイール３２への回転力の付与に適した隙間距離となるように内壁部４１は外周部４２に配置されている。スクロール通路３４から排出される高温の排気が内壁部４１の先端部４１ａとタービンホイール３２の羽根との間を通過することで、タービンホイール３２に回転力を付与するようになっている。

このような構成であることから、ターボチャージャ１０では、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３２に吹き付けられると、タービンホイール３２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３２の回転がシャフト１２を通じてコンプレッサ２０のコンプレッサホイール２２に伝達されて、同コンプレッサホイール２２が回転する。これによりコンプレッサ２０内では、コンプレッサホイール２２の回転による遠心力の作用により、同コンプレッサ２０の入口部からコンプレッサ室２１に流入する吸気がスクロール通路２３、ひいては内燃機関１の気筒へと送られる。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で、その出力向上を図っている。

本実施形態では、ハウジング本体４０はアルミニウム合金から構成されているため、タービンハウジング３１はニッケルやクロム等を含んだ耐熱鋳鋼や耐熱鋳鉄よりも比熱が低くなりその熱容量が低減される。これにより、内燃機関１の冷間始動時に排出される排気はタービンハウジング３１により奪われる熱量が減少し、ターボチャージャ１０の下流に設けられる触媒の温度を迅速に上昇させて触媒を早期に活性化させることができる。さらに内壁部４１は、ハウジング本体４０よりも熱伝導率の低い材料、例えば耐熱鋳鉄から構成されていることから、スクロール通路３４から流出した排気については温度低下を抑制する（熱損失を低減させる）ことができる。特に、シュラウド部は排気の流速が速く熱伝導量が多いことから、シュラウド部を内壁部４１により構成することで排気の温度低下を大きく抑制することができる。

また、ハウジング本体４０内には、タービンハウジング３１を冷却するための冷媒としての冷却水を流す冷却通路３５が設けられている。つまりハウジング本体４０内には、スクロール通路３４と冷却通路３５とが一体に形成されている。ハウジング本体４０はスクロール通路３４を流れる高温の排気により耐久性の低下が懸念されるため、冷却通路３５を通じてハウジング本体４０を冷却することで、タービン３０としての耐久性を維持させるようにしている。

冷却通路３５は、スクロール通路３４の渦巻形状の外周に沿って、スクロール通路３４を取り囲むように設けられている。詳述すると、冷却通路３５は、スクロール通路３４の外周に沿って配置されている。また冷却通路３５は、スクロール通路３４のタービン室３３における排気の流れ方向下流側（以下、単に下流側）にも通路が拡がっている。このため下流側から見ると、環状のスクロール通路３４の側面及び外周を覆うように冷却通路３５が配置される。なお、スクロール通路３４は周方向の位置に応じて内径が変化することや、タービン３０の構造上の制約などから、冷却通路３５の形状は多少いびつになることが避けられず、下流側から見たときスクロール通路３４の側面や外周に配置されない部分があってもよい。

冷却通路３５は、冷却水を循環させることができるようにラジエータ５に接続されている。ラジエータ５は、冷却水の熱を放熱させることで冷却水による冷却を継続及び維持させる。つまり冷却通路３５は、ラジエータ５から供給された冷却水を通過させることで、タービンハウジング３１の熱を冷却水へ与える熱交換を行うことによってタービンハウジング３１を冷却させる。タービンハウジング３１を冷却した冷却水は、冷却通路３５からラジエータ５に戻される。そしてラジエータ５は、冷却水から、当該冷却水に与えられた熱量、もしくはそれ以上の熱量を放熱させることで、循環する冷却水による継続した冷却を可能にしている。こうしたことから、冷却通路３５を通過した冷却水がタービン３０から受ける熱量が多くなると、ラジエータ５から放熱させる放熱量を多くさせる必要が生じ、ラジエータ５の大型化などが必要になるおそれもある。

本実施形態では、ハウジング本体４０は、熱伝導率の高いアルミニウム合金から構成されていることから、排気の熱は迅速に冷却水に与えられる、つまり冷却水の温度は迅速に上昇する。その一方、スクロール通路３４から流出した排気の熱は、内壁部４１の熱伝導率がアルミニウム合金よりも低いことから冷却水への伝達が抑制される。これにより、アルミニウム合金からなるハウジング本体４０の耐久性を維持しつつ、排気を必要以上に冷却しないようにすることができる。また、排気の温度を必要以上に低下させないようにできることから、冷却水へ与えられる熱量の増加が抑制され、ラジエータ５の大型化を招く放熱量の増加を抑制することができる。つまり、本実施形態のタービンハウジング３１によれば、ラジエータ５の大型化に伴う燃費や搭載性の悪化が抑制されるようになる。特に、シュラウド部は熱伝導量が多いことから、シュラウド部を内壁部４１により構成することで冷却水に伝達される熱量を大きく抑制することができる。

また、内壁部４１は、下流側に外周部４２の外周よりも大きな形状のフランジ部４１ｂを備えている。内壁部４１のフランジ部４１ｂは、その上流側側面が外周部４２の下流側端部４２ｂに当接する。フランジ部４１ｂは、外周部４２に内壁部４１が嵌めこまれた状態で下流側端部４２ｂに当接することによって、内壁部４１を、外周部４２内を上流側に移動させないようにしている。また、フランジ部４１ｂには、第１の締結孔４３が形成されている。フランジ部４１ｂは、第１の締結孔４３に挿通されたボルト４４によってタービン３０に固定される。これによって、内壁部４１は外周部４２に対し、回転軸心Ｌ１方向に対して固定されるとともに、回転軸心Ｌ１を中心軸とした回転方向に対しても固定される。

さらに、フランジ部４１ｂは、フランジ部４１ｂから下流側向けて突出する連結ボルト４６を備えている。連結ボルト４６は、その頭部をフランジ部４１ｂの上流側に配置させるように、フランジ部４１ｂに貫通形成された第２の締結孔４５を下流側から上流側に貫通されることで、ねじ部がフランジ部４１ｂの下流側に配置される。フランジ部４１ｂは、フランジ部４１ｂに対向するように配置される出口管５０のフランジ部に連結ボルト４６のねじ部を挿通させ、出口管５０のフランジ部を挿通した連結ボルト４６のねじ部にナットを締め付けることで出口管５０が固定連結される。

フランジ部４１ｂによって、内壁部４１は、外周部４２に対する先端部４１ａの配置位置が規定されるため、内壁部４１がハウジング本体４０に高い精度で配置されるようになる。また、外周部４２に内壁部４１が挿入されるとき、内壁部４１はフランジ部４１ｂによって位置決めされるため、高い精度を維持した取付けが容易に行えるようになる。これにより、いわゆるシュラウド部におけるタービンホイール３２の羽根と内壁部４１の先端部４１ａとの間の隙間距離が高い精度で設定される。なお、タービンホイール３２の羽根と内壁部４１の先端部４１ａとの間の隙間距離はタービン３０の性能に影響を与えるおそれが高いが、本実施形態では離間距離が高い精度で設定されるため、タービン３０の性能に影響を与えるおそれが軽減される。また、高い距離精度に基づいて、タービンホイール３２の羽根と内壁部４１との離間距離をより短く設定することで、離間距離の影響を受けるタービン効率をより高くすることもできる。

また、内壁部４１の外周面には周状の凹部４１ｃが形成されており、その凹部４１ｃにはシール部材としてのＣリング４７が嵌合されている。Ｃリング４７は、その断面が凹部４１ｃに収容可能な大きさである。一方、Ｃリング４７は外方に少し拡がる形状に形成されている。そのため凹部４１ｃに配置されたＣリング４７は、その外周部分が凹部４１ｃから外部へはみ出すとともに、その外周部分が外周部４２の内周よりも大きい形状となっている。このため、内壁部４１が外周部４２に挿入されると、Ｃリング４７はその外周部分が外周部４２の内周に押付けられつつ、内壁部４１の凹部４１ｃに収容される。このように、Ｃリング４７の外周が外周部４２の内周に当接することで、Ｃリング４７は外周部４２と内壁部４１との間の隙間を封止、いわゆるシールする。

なお、外周部４２と内壁部４１との間のシールは、フランジ部４１ｂと下流側端部４２ｂとの間にパッキン等を挟むことでもできるが、パッキン等の厚みが、タービンホイール３２の羽根と内壁部４１の先端部４１ａとの間の隙間距離に変化を及ぼすおそれがある。上述の通り、タービンホイール３２の羽根と内壁部４１の先端部４１ａとの間の隙間距離はタービン３０の性能に影響を与えるおそれが高い。一方、Ｃリング４７は、外周部４２と内壁部４１との間に配置されるため、タービンホイール３２の羽根と内壁部４１の先端部４１ａとの間の隙間距離を変化させるおそれがない。つまり、Ｃリング４７によるシールによって、シュラウド部におけるタービンホイール３２の羽根と内壁部４１の先端部４１ａとの隙間距離を精度高く維持することができるようになる。

次に、タービンハウジング３１の作用について説明する。
タービンハウジング３１は、スクロール通路３４を流れる排気によって温度が上昇するが、その上昇温度は冷却通路３５を流れる冷却水に伝達され、温度上昇が抑制される。このとき、排気の温度も低下する。

そしてスクロール通路３４から流出した排気は、シュラウド部（タービン室３３）を高速で流れるため、タービンハウジング３１により多くの熱を伝達させる。しかしながら、シュラウド部に熱伝導率の低い内壁部４１を配置しているため、タービンハウジング３１に伝達される熱量が抑制され、シュラウド部からの熱によるタービンハウジング３１の温度上昇が抑制される。タービンハウジング３１の温度上昇が抑制されるだけ、冷却水の温度上昇も抑制され、冷却水から放熱させるラジエータの放熱量を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るタービンハウジング及び排気タービン過給機は、以下に列記する効果を有する。
（１）内壁部４１を設けることにより、タービン室３３内の排気ガスから冷却通路３５内の冷却水に伝達される熱量が減少するようになる。これにより、タービンハウジング３１に必要とされる冷却は維持されるとともに、冷却通路３５内の冷却水が過剰に温度上昇することも抑制されるようになる。

通常、冷却水の熱はラジエータ５から放熱されるため、冷却水の熱量が増加するとラジエータ５の放熱量も増加させる必要が生じて、ラジエータ５の設計変更や大型化を招くおそれもある。上記構成にすることで、冷却水の熱量を適切に調整することで、ラジエータ５を含む冷却システムに生じる影響を無くしたり、軽減させることができるようにもなる。

（２）タービン室３３の入口であるタービンホイール３２の近傍、いわゆるシュラウド部に内壁部４１が設けられるため冷却水へ伝達される熱量がより好適に調整されるようになる。

（３）タービン室３３の内周壁（外周部）が内壁部４１に覆われるためタービン室３３から冷却水へ伝達される熱量を少なくすることができる。
（４）外周部４２へ挿入することで内壁部４１を外周部４２に配置することができるためタービン室３３の形成が容易になる。

（５）フランジ部４１ｂが外周部４２においてスクロール通路３４の反対側の下流側端部４２ｂの端面に当接するため、タービン室３３における内壁部４１の配置位置を、排気が流れるタービンホイール３２の軸線（回転軸心Ｌ１）方向に対して安定させたり、精度を高く維持させたりすることができる。特に、内壁部４１の先端部４１ａがタービンホイール３２に対向する場合、タービンホイール３２との間の隙間距離が高い精度で維持されるため、タービンホイール３２の回転に影響を生じさせるおそれが軽減される。また、タービンホイール３２と内壁部４１との距離を短くすることができるようになるためタービン効率をより高くすることができる。

さらに、フランジ部４１ｂにより位置決めができるようになることで、簡単かつ精度が高い組み立てを可能にもする。
（６）Ｃリング４７のシールによって、外周部４２と内壁部４１との間に排気が漏れることを防ぐことができる。また、内壁部４１のタービンホイール３２の軸線（回転軸心Ｌ１）方向の配置位置がＣリング４７の影響を受けることもない。つまり、Ｃリング４７が内壁部４１の先端部４１ａとタービンホイール３２の羽根との間の隙間距離に影響を与えたりすることもない。つまり、内壁部４１がフランジ部４１ｂを有する場合、フランジ部４１ｂにガスケットなどを介在させると生じる内壁部４１の先端部４１ａの配置位置の変化が生じるおそれもない。

（７）Ｃリング４７によって外周部４２と内壁部４１との間を好適にシールすることができる。
（８）熱伝導率の高いアルミニウム合金から構成されるタービンハウジング３１から冷却水に伝達される熱量を内壁部によって抑制することができる。

（９）冷却通路３５を形成する部材よりも熱伝導率の低い鋳鉄により、タービン室３３から冷却水に伝達される熱量が抑制される。
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる排気タービン過給機について、図２及び図３を参照して説明する。

本実施形態では、シール部材としてＣリング４７の代わりに金属パッキン４８が設けられることが、第１の実施形態の構成と異なるが、その他の構成は同様である。そこで以下では、第１の実施形態に対して相違する点を中心に説明し、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を割愛する。

図２に示すように、タービン３０のハウジング本体４０は、外周部４２の下流側端部４２ｂに該外周部４２の周壁に沿う環状の凹部４０ｃを備えている。凹部４０ｃは、外周部４２の下流側端部４２ｂにおいて、外周部４２の周壁を外側に拡大させた形状になっており、下流方向から見ると、手前に凹部４０ｃが配置され、その先に、凹部４０ｃより一回り小さい外周を有する外周部４２の周壁が配置されている。つまり凹部４０ｃは、外周部４２の筒内方向、及び、下流方向に開口している。

図３に示すように、凹部４０ｃには、環状の金属パッキン４８が配置されている。金属パッキン４８は、環の内側の形状が外周部４２の周壁とほぼ同じ形状であり、環の外側の形状が凹部４０ｃの環形状とほぼ同じ形状である。金属パッキン４８は、環方向断面において、環の内側に凹み４８ｃを有している。そして、凹み４８ｃの上流側には上流側壁部４８ａが配置され、凹み４８ｃの下流側には下流側壁部４８ｂが配置されている。上流側壁部４８ａ及び下流側壁部４８ｂはそれぞれ排気圧で外方に変形する強度を有している。このため、金属パッキン４８は、凹み４８ｃに流入した排気の圧力で該凹み４８ｃの開口が拡がるように、上流側壁部４８ａと下流側壁部４８ｂとがそれぞれ外方に移動する。

次に、金属パッキン４８の作用について説明する。
外周部４２と内壁部４１との間に流入した排気が凹部４０ｃの金属パッキン４８の凹み４８ｃの開口から凹み４８ｃに流入することで、凹み４８ｃ両側の上流側壁部４８ａ及び下流側壁部４８ｂが押し開かれる。押し開かれた上流側壁部４８ａは外周部４２の凹部４０ｃの上流側側面に押し付けられ、外周部４２と金属パッキン４８との間の隙間を封止する。また、押し開かれた下流側壁部４８ｂは内壁部４１のフランジ部４１ｂの上流側側面に押し付けられ、フランジ部４１ｂと金属パッキン４８との間の隙間を封止する。つまり、外周部４２と内壁部４１との間が金属パッキン４８により塞がれることになるため、外周部４２と内壁部４１との間に流入した排気が、その間を通過して流出することが抑制されたり、防止されたりする。

以上説明したように、本実施形態のタービンハウジング及び排気タービン過給機によれば、先の第１の実施形態で記載した効果（１）〜（５），（８），（９）に加え、以下に列記するような効果が得られるようになる。

（１０）金属パッキン４８によって外周部４２と内壁部４１との間を好適にシールすることができる。
（その他の実施形態）
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。

・上記各実施形態では、内壁部４１は鋳鉄から構成されている場合について例示したがこれに限らず、内壁部は、鋳鉄を含む部材から構成されていてもよい。これにより、内壁部の設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、内壁部４１は鋳鉄から構成されている場合について例示した。しかしこれに限らず、内壁部は、ハウジング本体よりも熱伝導率が低い材料から構成されているのであれば、アルミニウムや、アルミニウム合金や、ニッケルやクロム等を含んだ耐熱鋳鋼や、耐熱鋳鉄などの金属から構成されてもよい。また、セラミックなどの金属以外の材料から構成されていてもよい。これにより、内壁部の設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、ハウジング本体４０はアルミニウム合金から構成されている場合について例示したがこれに限らず、ハウジング本体は、アルミニウム合金を含む材料から構成されていてもよい。これにより、ハウジング本体の設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、ハウジング本体４０は、アルミニウム合金から構成されている場合について例示した。しかしこれに限らず、ハウジング本体は、アルミニウムや、ニッケルやクロム等を含んだ耐熱鋳鋼や、耐熱鋳鉄などの金属から構成されてもよい。これにより、ハウジング本体の設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、シール部材がＣリング４７や金属パッキン４８である場合について例示したが、これに限らず、シールできるのであれば、シール部材はＯリングなど、他の形状であってもよい。また、耐久性が維持できるのであれば、シール部材はゴムやプラスチックなど金属以外の材料から形成されていてもよい。これにより、シール部材の選択自由度が向上し、タービンハウジングの設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、Ｃリング４７や金属パッキン４８などのシール部材が設けられる場合について例示したが、これに限らず、外周部と内壁部との間からの排気の流出が少なければ、シール部材を設けなくてもよい。これにより、タービンハウジングの設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、内壁部４１にはフランジ部４１ｂが設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、内壁部を、外周部の所定の配置位置に配置することができるのであれば、内壁部にフランジ部が設けられなくてもよい。例えば、外周部の途中に段差を設け、下流側から外周部に挿入した内壁部が当該段差に当接するようにすれば、内壁部の上流側への移動が防止される。これにより、タービンハウジングの設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、タービンハウジング３１は外周部４２に内壁部４１が挿入配置される場合について例示した。しかしこれに限らず、タービンハウジングは外周部に内壁部を配置させることができるのであれば、外周部に内壁部を配置する方法は挿入以外の方法でもよい。例えば、ハウジング本体をダイカストで製造する場合、ハウジング本体の金型に内壁部を配置しておくことで、成型したハウジング本体に内壁部を配置させるようにしてもよい。これにより、タービンハウジングの設計や製造の自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、タービン室３３、つまり内壁部４１及び外周部４２は回転軸心Ｌ１方向に対する断面が円形の筒状である場合について例示した。しかしこれに限らず、内壁部４１及び外周部４２は回転軸心Ｌ１方向に対する断面は楕円でも、角に曲率を有する多角形であってもよい。これにより、タービンハウジングの設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、内壁部４１が筒状である場合について例示した。しかしこれに限らず、タービン室の壁部の少なくとも一部を構成するのであれば、内壁部は、フランジ部から外周部へ１又は複数の板状部材が短冊状に延出される形態であってもよい。例えば、内壁部は、半円状であってもよい。これによっても、スクロール通路から流出した排気の冷却が内壁部で抑制されるようになる。この場合、外周部の内周壁の形状を、内壁部の形状に適合させていると好適である。これにより、タービンハウジングの設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、内壁部４１の先端部４１ａがタービンホイール３２の羽根に対向する場合について例示した。しかしこれに限らず、内壁部の先端部は、タービンホイールの羽根に対向しない位置、つまり外周部の途中に配置されてもよい。この場合、外周部の内周壁が、内壁部の形状に適合するように形成されていると好適である。これによっても、タービン室の排気の冷却が内壁部の部分で抑制されるようになる。

・上記各実施形態では、冷媒が冷却水である場合について例示したが、これに限らず冷媒は、油など水以外であってもよい。これによりタービンハウジングの設計自由度の向上が図られる。

・上記各実施形態では、内燃機関１の用途は特に限定していないが、内燃機関は、例えば車両などの移動体に搭載される内燃機関でもよい。

１…内燃機関、２…吸気通路、３…排気通路、５…ラジエータ、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…コンプレッサハウジング、２１…コンプレッサ室、２２…コンプレッサホイール、２３…スクロール通路、３０…タービン、３１…タービンハウジング、３２…タービンホイール、３３…タービン室、３４…スクロール通路、３５…冷却通路、４０…ハウジング本体、４０ｃ…凹部、４１…内壁部、４１ａ…先端部、４１ｂ…フランジ部、４１ｃ…凹部、４２…外周部、４２ｂ…下流側端部、４３…第１の締結孔、４４…ボルト、４５…第２の締結孔、４６…連結ボルト、４７…Ｃリング、４８…金属パッキン、４８ａ…上流側壁部、４８ｂ…下流側壁部、５０…出口管。

Claims (11)

1. タービンホイールの周囲を囲うとともに、前記タービンホイールの外周側にエンジンの排気が供給される環状のスクロール通路を有し、前記タービンホイールの軸線方向に前記供給された排気が排出される排出通路を有するタービンハウジングにおいて、
   前記スクロール通路に隣接して冷却通路が形成されており、
   前記排出通路は、前記冷却通路を形成する部材と同一の部材によって形成された外周部と、前記冷却通路を形成する部材よりも熱伝導率の低い部材によって形成され、前記外周部の内側に配置される内壁部とを備える
   ことを特徴とするタービンハウジング。
2. 前記内壁部は、前記タービンホイール側の先端が所定の隙間を介して前記タービンホイールに対向している
   請求項１に記載のタービンハウジング。
3. 前記内壁部は筒状に形成されている
   請求項１又は２に記載のタービンハウジング。
4. 前記内壁部は、前記外周部に挿入されている
   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. 前記内壁部は、前記タービンホイール側とは反対側の基端にフランジ部を有し、前記フランジ部が、前記外周部の前記スクロール通路とは反対側の端面に当接されている
   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. 前記排出通路は、前記外周部と前記内壁部との間にシール部材を備える
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
7. 前記シール部材はＣリングである
   請求項６に記載のタービンハウジング。
8. 前記シール部材は金属パッキンである
   請求項６に記載のタービンハウジング。
9. 前記タービンハウジングはアルミニウム合金を含んで形成されている
   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. 前記内壁部は鋳鉄を含んで形成されている
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
11. エンジンの排気によって回転されるタービンホイールと、前記タービンホイールを取り囲むタービンハウジングと、前記タービンホイールに連結され、該タービンホイールから伝達される回転により従動回転して吸気を過給するコンプレッサホイールとを備えた排気タービン過給機であって、
    前記タービンハウジングとして請求項１〜１０のいずれか一項に記載のタービンハウジングを備える
    ことを特徴とする排気タービン過給機。

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