JP2015048810A - 水冷式過給機のハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率が低下しにくい水冷式過給機のハウジングを提供する。
【解決手段】ハウジング１は、第１冷却通路１００、第２冷却通路２００、および、断熱膜８０を有している。第１冷却通路１００は、スクロール室３１０を形成する壁面のうちのシュラウド上流壁面２１よりも上流側に存在する壁面１１の周囲、および、排気吐出通路３２０を形成する壁面のうちのシュラウド下流壁面２２よりも下流側に存在する壁面３１の周囲を通過している。第２冷却通路２００は、シュラウド部２０の内部を通過し、第１冷却通路１００から独立して冷却水を流す。断熱膜８０は、第１冷却通路１００を形成する壁面に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水冷式過給機のハウジングに関する。

図２は、従来の水冷式過給機のハウジング９００の一例を示している。ハウジング９００は、スクロール部９１０、シュラウド部９２０、出口通路部９３０、スクロール室９４０、排気吐出通路９５０、および、冷却通路９６０を有している。冷却通路９６０は、スクロール室９４０の周囲、シュラウド部９２０の内部、排気吐出通路９５０の周囲の順に冷却水を流す。なお、特許文献１は、従来の水冷式過給機のハウジングの一例を開示している。

特開２００８−１９７１１号公報

本願発明者は、従来のハウジング９００の温度分布を測定した。図３は、その結果の一例であって、図２に示されるハウジング９００の各測定部位Ｔ１〜Ｔ９におけるハウジング９００の温度を示している。測定部位Ｔ１〜測定部位Ｔ４は、スクロール部９１０のうちの互いに異なる部位を示す。測定部位Ｔ５〜測定部位Ｔ７は、シュラウド部９２０のうちの互いに異なる部位を示す。測定部位Ｔ８，Ｔ９は、出口通路部９３０のうちの互いに異なる部位を示す。

図３の破線は、図２の冷却通路９６０を流れる冷却水の流量が小流量の場合（以下、「第１冷却形態」）におけるハウジング９００の温度を示している。図３の実線は、図２の冷却通路９６０を流れる冷却水の流量が大流量（以下、「第２冷却形態」）の場合におけるハウジング９００の温度を示している。

シュラウド部９２０の各測定部位Ｔ５〜Ｔ７の温度は、スクロール部９１０の各測定部位Ｔ１〜Ｔ４の温度、および、出口通路部９３０の各測定部位Ｔ８，Ｔ９の温度よりも高い。この結果は、シュラウド部９２０が排気から受ける熱量が多いことに起因している。

第１冷却形態の場合、図３において破線により示されるとおり、スクロール部９１０の各測定部位Ｔ１〜Ｔ４、および、出口通路部９３０の各測定部位Ｔ８，Ｔ９の温度が許容上限温度未満の範囲に属する。一方、シュラウド部９２０の各測定部位Ｔ５〜Ｔ７の温度は、許容上限温度を超える。

第２冷却形態の場合、図３において実線により示されるとおり、シュラウド部９２０の各測定部位Ｔ５〜Ｔ７の温度が許容上限温度未満の範囲に収められる。また、スクロール部９１０の各測定部位Ｔ１〜Ｔ４、および、出口通路部９３０の各測定部位Ｔ８，Ｔ９の温度は、第１冷却形態の場合よりもさらに低くなる。

各測定部位Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ８，Ｔ９の温度が、第１冷却形態の場合においても許容上限温度未満の範囲に属していることからすると、第２冷却形態は、各測定部位Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ８，Ｔ９を過冷却していることになる。また、第２冷却形態は、第１冷却形態と比較して、冷却通路９６０を流れる冷却水がスクロール部９１０、シュラウド部９２０、および、出口通路部９３０から吸収する熱量が多い。このため、ハウジング１からラジエータに流れ込んだ冷却水がラジエータにおいて十分に放熱されず、ハウジング１等の冷却効率が低下するおそれがある。なお、特許文献１の水冷式過給機は、このような問題について特に言及していない。

本発明は、冷却効率が低下しにくい水冷式過給機のハウジングを提供することを目的としている。

本水冷式過給機のハウジングの一形態は、次の事項を有している。前記ハウジングは、シュラウド部、スクロール室、排気吐出通路、第１冷却通路、第２冷却通路、および、断熱膜を有し、前記排気吐出通路は、前記スクロール室と連通し、タービンホイールから吐出される排気を前記ハウジングの外部に流し、前記シュラウド部の壁面の一部であるシュラウド上流壁面は、前記スクロール室の下流部分を形成し、前記シュラウド部の壁面の別の一部であるシュラウド下流壁面は、前記排気吐出通路の上流部分を形成し、前記第１冷却通路は、前記スクロール室を形成する壁面のうちの前記シュラウド上流壁面よりも上流側に存在する壁面の周囲、および、前記排気吐出通路を形成する壁面のうちの前記シュラウド下流壁面よりも下流側に存在する壁面の周囲を通過し、前記第２冷却通路は、前記シュラウド部の内部を通過し、前記第１冷却通路から独立して冷却水を流し、前記断熱膜は、前記第１冷却通路を形成する壁面に形成されている。

第１冷却通路を流れる冷却水は、第２冷却通路を流れる冷却水よりもハウジングの壁部の熱を吸収しにくい。このため、シュラウド上流壁面よりも上流側に存在する壁面を含むハウジングの壁部、および、シュラウド下流壁面よりも下流側に存在する壁面を含むハウジングの壁部が、冷却水により過度に冷却されることが抑制される。このため、ハウジングの冷却効率が低下しにくい。

また、第１冷却通路および第２冷却通路がハウジングの壁部の内部において互いに独立しているため、第１冷却通路および第２冷却通路のうちの、第１冷却通路のみを対象として断熱膜を形成する加工を施すことができる。このため、断熱膜の形成にかかる手間が軽減される。

実施形態の水冷式過給機のハウジングの断面図。 従来の水冷式過給機のハウジングの断面図。 従来のハウジングの温度分布の一例を示すグラフ。

図１を参照して、水冷式過給機のハウジング１の構成について説明する。
ハウジング１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳物である。ハウジング１は、鋳物の実体部分、および、鋳物の内部に存在する空間を含む。鋳物の実体部分は、スクロール部１０、シュラウド部２０、出口通路部３０、第１水入口部４０、第１水出口部５０、第２水入口部６０、および、第２水出口部７０を含む。鋳物の内部に存在する空間は、排気通路３００、第１冷却通路１００、および、第２冷却通路２００を含む。

スクロール部１０は、ハウジング１の上流側に配置される排気管（図示略）と接続される。出口通路部３０は、ハウジング１の下流側に配置される排気管（図示略）と接続される。出口通路部３０は、スクロール部１０のうちの出口側の部分と連続している。シュラウド部２０は、スクロール部１０と出口通路部３０との接続部分に形成され、スクロール部１０および出口通路部３０のそれぞれと連続している。

排気通路３００は、スクロール室３１０および排気吐出通路３２０を含む。排気通路３００は、上流側の排気管から排気通路３００に流れ込んだ排気を、スクロール室３１０および排気吐出通路３２０の順に流す。

スクロール室３１０は、スクロール部１０の壁面１１、および、シュラウド部２０の壁面の一部であるシュラウド上流壁面２１に囲まれて形成されている。スクロール室３１０は、上流側の排気管からスクロール室３１０に流れ込んだ排気をタービンホイール（図示略）に流す。スクロール室３１０は、排気吐出通路３２０と連通している。

排気吐出通路３２０は、シュラウド部２０の壁面の別の一部であるシュラウド下流壁面２２、および、出口通路部３０の壁面３１に囲まれて形成されている。排気吐出通路３２０は、タービンホイールから吐出された排気を下流側の排気管に流す。排気吐出通路３２０は、下流側の排気管と連通している。

第１水入口部４０は、スクロール部１０の外周部分と連続している。第１水出口部５０は、出口通路部３０の端部側の外周部分と連続している。第２水入口部６０および第２水出口部７０は、スクロール部１０のうちの出口通路部３０との接続部分、および、出口通路部３０のうちのスクロール部１０との接続部分のそれぞれと連続している。

第１冷却通路１００および第２冷却通路２００は、ハウジング１の壁部の内部において互いに独立している。第１冷却通路１００および第２冷却通路２００は、機関本体の冷却通路（図示略）から供給される冷却水を流すことにより、ハウジング１を冷却する。

第１冷却通路１００は、第１入口通路１１０、第１中間通路１２０、および、第１出口通路１３０を含む。第１入口通路１１０は、第１水入口部４０の内部に形成されている。第１入口通路１１０は、機関本体の冷却通路と連通している。第１中間通路１２０の上流部分は、スクロール部１０の壁面１１の周囲を通過している。第１中間通路１２０の下流部分は、出口通路部３０の壁面３１の周囲を通過している。第１中間通路１２０の上流部分、および、第１中間通路１２０の下流部分は、互いに連通している。第１出口通路１３０は、第１水出口部５０の内部に形成されている。第１出口通路１３０は、機関本体の冷却通路と連通している。第１冷却通路１００は、第１入口通路１１０、第１中間通路１２０、第１出口通路１３０の順に冷却水を流す。

第２冷却通路２００は、第２入口通路２１０、第２中間通路２２０、および、第２出口通路２３０を含む。第２入口通路２１０は、第２水入口部６０の内部に形成されている。第２入口通路２１０は、機関本体の冷却通路と連通している。第２中間通路２２０は、シュラウド部２０の内部に形成されている。第２出口通路２３０は、第２水出口部７０の内部に形成されている。第２出口通路２３０は、機関本体の冷却通路と連通している。第２冷却通路２００は、第２入口通路２１０、第２中間通路２２０、第２出口通路２３０の順に冷却水を流す。

第２冷却通路２００を流れる冷却水の流量は、シュラウド部２０が排気と熱交換した場合においても、シュラウド部２０の温度が許容上限温度未満の範囲に収められる大きさを有している。

ハウジング１は、断熱膜８０を有している。断熱膜８０は、第１中間通路１２０の上流部分を形成する壁面、および、第１中間通路１２０の下流部分を形成する壁面のそれぞれに形成されている。断熱膜８０は、封孔処理が施された陽極酸化皮膜である。断熱膜８０は、第１中間通路１２０を形成する壁面に陽極酸化皮膜が形成された後、この陽極酸化皮膜に封孔処理が施されることにより形成される。

ハウジング１の作用について説明する。
断熱膜８０が、第１冷却通路１００を形成する壁面に形成されている。このため、第１冷却通路１００を流れる冷却水は、第２冷却通路２００を流れる冷却水よりもハウジング１の壁部の熱を吸収しにくい。このため、シュラウド上流壁面２１よりも上流側に存在する壁面１１を含むハウジング１の壁部、および、シュラウド下流壁面２２よりも下流側に存在する壁面３１を含むハウジング１の壁部が、冷却水により過度に冷却されることが抑制される。このため、ハウジング１の冷却効率が高められる。

ハウジング１は、さらに以下の効果を奏する。
（１）第２冷却通路２００を形成する壁面に断熱膜８０が形成されていない。このため、シュラウド部２０の熱が第２冷却通路２００を流れる冷却水に移動しやすい。一方、上記のとおり、第１冷却通路１００を流れる冷却水がハウジング１の壁部の熱を吸収しにくい。このため、スクロール部１０および出口通路部３０の熱が第１冷却通路１００を流れる冷却水に移動しにくい。すなわち、排気からの受熱により高温化しやすいシュラウド部２０の放熱量が大きく、シュラウド部２０よりも高温化しにくいスクロール部１０および出口通路部３０の放熱量が小さい。このため、ハウジング１の温度分布の範囲が小さくなる。

（２）第１冷却通路１００および第２冷却通路２００が、ハウジング１の壁部の内部において互いに独立している。このため、第１冷却通路１００および第２冷却通路２００のうちの、第１冷却通路１００のみを対象として断熱膜８０を形成する加工を施すことができる。このため、断熱膜８０の形成にかかる手間が軽減される。

（３）ハウジング１の冷却効率を高める効果が、新規な冷却通路の構造、および、断熱膜８０の形成により得られる。このため、例えば、切替弁等を用いて冷却水の流れを制御することにより、冷却効率を高める方法と比較して、水冷式過給機を含む排気システムの構成が簡易になる。

なお、本水冷式過給機のハウジングは、次の変形例を取り得る。断熱膜８０が、封孔処理が施された陽極酸化皮膜に代えて、別の断熱膜を有する。別の断熱膜の一例は、セラミック皮膜である。

１…ハウジング、１１…壁面、２０…シュラウド部、２１…シュラウド上流壁面、２２…シュラウド下流壁面、３１…壁面、８０…断熱膜、１００…第１冷却通路、２００…第２冷却通路、３１０…スクロール室、３２０…排気吐出通路。

Claims (1)

1. 水冷式過給機のハウジングであって、
   前記ハウジングは、シュラウド部、スクロール室、排気吐出通路、第１冷却通路、第２冷却通路、および、断熱膜を有し、
   前記排気吐出通路は、前記スクロール室と連通し、タービンホイールから吐出される排気を前記ハウジングの外部に流し、
   前記シュラウド部の壁面の一部であるシュラウド上流壁面は、前記スクロール室の下流部分を形成し、
   前記シュラウド部の壁面の別の一部であるシュラウド下流壁面は、前記排気吐出通路の上流部分を形成し、
   前記第１冷却通路は、前記スクロール室を形成する壁面のうちの前記シュラウド上流壁面よりも上流側に存在する壁面の周囲、および、前記排気吐出通路を形成する壁面のうちの前記シュラウド下流壁面よりも下流側に存在する壁面の周囲を通過し、
   前記第２冷却通路は、前記シュラウド部の内部を通過し、前記第１冷却通路から独立して冷却水を流し、
   前記断熱膜は、前記第１冷却通路を形成する壁面に形成されている
   水冷式過給機のハウジング。