JP2021110307A - ターボチャージャ用コンプレッサハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカストにより成形可能であって、低コストでデポジットの付着防止効果に優れたターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供する。【解決手段】ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は冷媒流路５を備え、スクロールピース２とシュラウドピース３に分割されてなる。冷媒流路５は両ピース２、３に形成された第１流路形成部５１と第２流路形成部５２が嵌合してなる環状の空間５０からなる。冷媒流路５は、軸方向Ｙに垂直な断面において回転軸１３ａから外周側壁面５５までの距離の最大と最小の平均値を基準距離とし、当該距離が基準距離よりも短い近位領域５０１と基準距離よりも長い遠位領域５０２を有する。スクロール室１２は断面積が基準面積以上の広大領域１２ａと基準面積より小さい狭小領域１２ｂを含み、近位領域５０１は広大領域１２ａと同じ側に位置し、遠位領域５０２は狭小領域１２ｂと同じ側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングに関する。

自動車等の内燃機関に搭載されるターボチャージャは、コンプレッサインペラとタービンインペラとを有し、これらがハウジングに収容されている。コンプレッサインペラはハウジングの内部に形成された空気流路に配されている。空気流路には、コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、コンプレッサインペラから吐出された圧縮空気が通過するディフューザ通路と、ディフューザ通路を通過した圧縮空気が流れ込む吐出スクロール室とを有する。吐出スクロール室は圧縮空気を内燃機関側へ吐出する。

そして、自動車等の内燃機関には、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浄化させ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。

このとき、コンプレッサの出口空気圧力が高いとその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・高粘度化によってターボチャージャ用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。

従来は、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していた。そのため、ターボチャージャの性能を充分に発揮することができず、また内燃機関の出力を充分に高めることができなかった。

特許文献１には、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に、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング内に冷媒流路を設けて当該冷媒流路に冷媒を流通させることにより、ハウジング内の空気流路を通過する圧縮空気の温度上昇を抑制する構成が開示されている。特許文献１に開示の構成では、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングをスクロールピースとシュラウドピースを含む複数のピースによって分割形成するとともに、当該スクロールピースにシュラウドピースを圧入して組み付けて両者の間に冷媒流路が区画形成されるように構成されている。

特開２０１８−１８４９２８号公報

特許文献１に開示の構成では、冷媒流路はコンプレッサインペラの回転軸を中心とする円環状に形成されており、スクロール室は冷媒流路の径方向外側において周方向に伸びている。そして、回転軸を含む各断面において、冷媒流路の断面積は一定となっているが、スクロール室の断面積は下流に向かうにつれて大きくなっている。そのため、スクロール室の断面積が比較的小さい狭小領域では、冷媒流路とスクロール室との間の肉厚が大きくなっている。これにより、狭小領域では冷媒流路を流通する冷媒による冷却効果が低減し、狭小領域に到達した圧縮空気は冷却されにくくなっている。その結果、コンプレッサハウジングの温度が上昇しやくなり、デポジットが付着しやすくなるおそれがある。

また、特許文献１には、冷媒流路を構成する溝を深くしてディフューザ面に近づけることにより、ディフューザ面の冷却効果を高めた構成が開示されている。しかしながら、ダイカスト成形では溝の深さは溝の幅に応じて制限される。特許文献１では、上述の通り、回転軸を含む各断面における冷媒流路の断面積を一定にしているため、冷媒流路を構成する溝の幅は肉厚の小さい部分に合わせて比較的狭くなっており、ダイカスト成形で深い溝にすることが困難である。そのため、特許文献１では、ダイカスト成形後に機械加工により当該溝を深くしているが、製造コストの増加を招いている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ダイカストにより成形可能であって、低コストでデポジットの付着防止効果に優れたターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、コンプレッサインペラが収容されるターボチャージャ用コンプレッサハウジングであって、
上記コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口を形成する吸気口形成部と、
上記コンプレッサインペラを周方向に囲むとともに該コンプレッサインペラに対向するシュラウド面を有するシュラウド部と、
上記コンプレッサインペラの外周側において周方向に形成され、上記コンプレッサインペラから吐出される圧縮空気を通過させるディフューザ通路を形成するディフューザ部と、
上記ディフューザ通路を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室を形成するスクロール室形成部と、
上記ディフューザ部に沿って周方向に形成されるとともに、上記ディフューザ部を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路と、
を有し、
上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングは、少なくとも上記吸気口形成部及び上記スクロール室形成部の一部を有するスクロールピースと、少なくとも上記スクロール室形成部の一部、上記ディフューザ部及び上記シュラウド部を有するとともに上記スクロールピースに組み付けられるシュラウドピースと、に分割されてなり、
上記冷媒流路は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースにおける互いの対向部にそれぞれ形成された第１流路形成部と第２流路形成部とにより区画された環状の空間として形成され、
上記第１流路形成部と上記第２流路形成部とは、上記冷媒流路の内周側をシールする内周シール部と、上記冷媒流路の外周側をシールする外周シール部とにおいて互いに嵌合しており、
上記内周シール部は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの一方に形成された第１被圧入部に、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの他方に形成された第１圧入部が圧入されてなり、
上記外周シール部は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの一方に形成された第２被圧入部に、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの他方に形成された第２圧入部が圧入されてなり、
上記冷媒流路は、軸方向に垂直な断面において、上記コンプレッサインペラの回転軸から上記冷媒流路の外周側壁面までの最大距離と最小距離との平均値を基準距離とし、上記回転軸から上記外周側壁面までの距離が基準距離以下である近位領域と、上記回転軸から上記外周側壁面までの距離が上記基準距離よりも長い遠位領域とを有し、
上記スクロール室は、上記回転軸を含む断面において、上記スクロール室の最大面積と最小面積との平均値を基準面積とし、上記回転軸に対して一方側に位置して上記基準面積以上の断面積を有する広大領域と、上記回転軸に対して他方側に位置して上記基準面積よりも小さい断面積を有する狭小領域とを含んでおり、
上記断面において、上記近位領域は上記回転軸に対して上記広大領域と同じ側に位置しており、上記遠位領域は上記回転軸に対して上記狭小領域と同じ側に位置している、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングにある。

上記本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジングによれば、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングは分割形成されているとともに、ディフューザ部に沿って周方向に形成されてディフューザ部を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路を有する。冷媒流路によってディフューザ部を冷却することにより、ディフューザ通路におけるデポジットの堆積を抑制することができる。さらに、冷媒流路はスクロールピース及びシュラウドピースにおける互いの対向部にそれぞれ形成された第１流路形成部と第２流路形成部とによって形成されている。そして、冷媒流路の内周側及び外周側は内周シール部及び外周シール部によりシールされている。冷媒流路は、軸方向に垂直な断面において、上記コンプレッサインペラの回転軸から冷媒流路の外周側壁面までの距離が基準距離よりも短い近位領域と、上記回転軸から上記外周側壁面までの距離が基準距離よりも長い遠位領域とを有する。一方、スクロール室は、上記回転軸を含む断面において基準面積よりも大きい広大領域と、基準面積よりも小さい断面積を有する狭小領域とを有する。そして、上記近位領域は上記回転軸に対して上記広大領域と同じ側に位置しており、上記遠位領域は上記回転軸に対して上記狭小領域と同じ側に位置している。これにより、スクロール室の広大領域のみならず狭小領域においても、冷媒流路とスクロール室との間の肉厚を比較的小さくすることができる。その結果、スクロール室の全体において冷媒流路を流通する冷媒によって冷却が促されるため、コンプレッサハウジングに対する冷却効果が向上される。

さらに、冷媒流路における遠位領域がスクロール室の狭小領域と同じ側に位置していることから、冷媒流路を形成する第１冷媒流路形成部及び第２冷媒流路形成部の溝の幅を大きくすることができる。これにより、ダイカスト成形時に溝の深さをより深くすることができる。そのため、遠位領域においてディフューザ面の冷却効果を高めてデポジットの付着を一層防止することができる。そして、ダイカスト成形後に溝を深くするための機械加工が不要となるため、製造コストも低減が図られる。

以上のごとく、本発明によれば、ダイカストにより成形可能であって、低コストでデポジットの付着防止効果に優れたターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供することができる。

実施例１における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの断面図。 図１における、遠位領域の一部拡大図。 実施例１における、スクロールピースの底面図 図３における、IV-IV線位置断面斜視図。 実施例１における、シュラウドピースの斜視図。 図５における、VI-VI線位置断面斜視図。 図１における、VII-VII線位置断面図。 変形例１における、シュラウドピースの断面斜視図。 変形例１における、図１のVII-VII線位置相当の断面図。 変形例２における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの断面図。

本明細書において「周方向」とはコンプレッサインペラの回転方向、「軸方向」とはコンプレッサインペラの回転軸の方向、「径方向」とは、コンプレッサインペラの回転軸を中心とする仮想円の半径方向であって、径方向外側とは当該仮想円の中心から円周に向かって延びる直線の方向をいうものとする。

上記スクロールピースは、上記冷媒流路に冷媒を供給するための冷媒供給部と上記冷媒流路から冷媒を排出するための冷媒排出部とを備え、上記冷媒供給部及び上記冷媒排出部は、上記スクロールピースを貫通する貫通孔からなるとともに、上記遠位領域において上記冷媒流路に連通していることが好ましい。この場合は、スクロールピースにおいて、冷媒供給部及び冷媒排出部を構成する貫通孔を径方向外側に位置させやすくなる。その結果、冷媒供給部及び冷媒排出部を形成するために、吸気口を縮径させる必要がなく、吸気口に接続するインレット配管の径も小さくする必要がない。これにより、冷媒流路を有しないコンプレッサハウジングとの間で部品の共通化が図りやすくなり、コストの低減を一層図ることができる。

上記冷媒流路の上記遠位領域には、軸方向から見て、上記冷媒供給部が接続される第１接続部と上記冷媒排出部が接続される第２接続部との間に、上記冷媒流路を狭窄又は閉塞する仕切板が設けられていることが好ましい。この場合は、仕切板により冷媒流路における冷媒の流れ方向が一方向に規制されて、冷媒がディフューザ部に沿って周方向に流通しやすくなるため、ディフューザ部の冷却効果を一層高めることができる。

上記冷媒流路の内周側壁面は、軸方向に垂直な断面において、上記コンプレッサインペラの回転軸と一致する位置に中心を有する円形をなしていることが好ましい。この場合は、遠位領域を幅広に形成して、ディフューザ部の冷却効果を一層高めることができる。

上記吸気口形成部の内周面は、上記コンプレッサインペラに向かうにつれて縮径したインデューサトリートメント部を有することが好ましい。上述のように吸気口形成部を厚肉にする必要がないため、インデューサトリートメント部を設けることができる。そして、当該インデューサトリートメント部により、吸気を整流化して圧縮効率を向上することができる。

（実施例１）
以下、上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの実施例について、図１〜図７を用いて説明する。
図１に示すように、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１には、コンプレッサインペラ１３が収容され、吸気口形成部１０、シュラウド部２０、ディフューザ部３０、スクロール室形成部１２０及び冷媒流路５が備えられる。
吸気口形成部１０は、コンプレッサインペラ１３に向けて空気を吸い込む吸気口１１を形成している。
シュラウド部２０は、コンプレッサインペラ１３を周方向に囲むとともにコンプレッサインペラ１３に対向するシュラウド面２１を有する。
ディフューザ部３０は、コンプレッサインペラ１３の外周側において周方向に形成され、コンプレッサインペラ１３から吐出される圧縮空気を通過させるディフューザ通路１５を形成している。
スクロール室形成部１２０は、ディフューザ通路１５を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室１２を形成している。
冷媒流路５は、ディフューザ部３０に沿って周方向に形成されるとともに、ディフューザ部３０を冷却する冷媒を流通させる。
そして、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、少なくとも吸気口形成部１０、スクロール室形成部１２０の一部、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２を有するスクロールピース２と、少なくともスクロール室形成部１２０の一部、ディフューザ部３０及びシュラウド部２０を有するとともにスクロールピース２に組み付けられるシュラウドピース３と、に分割されてなる。

図１、図２に示すように、冷媒流路５は、スクロールピース２及びシュラウドピース３における互いの対向部にそれぞれ形成された第１流路形成部５１と第２流路形成部５２とにより区画された環状の空間５０として形成される。
第１流路形成部５１と第２流路形成部５２とは、冷媒流路５の内周側をシールする内周シール部５３と、冷媒流路５の外周側をシールする外周シール部５４とにおいて互いに嵌合している。
内周シール部５３は、スクロールピース２及びシュラウドピース３の一方に形成された第１被圧入部５３ａに、スクロールピース２及びシュラウドピース３の他方に形成された第１圧入部５３ｂが圧入されてなる。
外周シール部５４は、スクロールピース２及びシュラウドピース３の一方に形成された第２被圧入部５４ａに、スクロールピース２及びシュラウドピース３の他方に形成された第２圧入部５４ｂが圧入されてなる。
図７に示すように、冷媒流路５は、軸方向Ｙに垂直な断面において、コンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａから冷媒流路５の外周側壁面５５までの最大距離（仮想線分Ｌａの長さ）と最小距離（仮想線分Ｌｂの長さ）との平均値（仮想線分Ｌｓの長さ）を基準距離とし、回転軸１３ａから外周側壁面５５までの距離が基準距離よりも短い近位領域５０１と、回転軸１３ａから外周側壁面５５までの距離が基準距離よりも長い遠位領域５０２とを有する。

そして、図７に示すように、スクロール室１２は回転軸１３ａを含む断面において、スクロール室１２の最大面積と最小面積との平均値を基準面積とし、回転軸１３ａに対して一方側に位置して基準面積以上の断面積を有する広大領域１２ａと、回転軸１３ａに対して他方側に位置して基準面積よりも小さい断面積を有する狭小領域１２ｂとを含んでおり、当該断面において、近位領域５０１は回転軸１３ａに対して広大領域１２ａと同じ側に位置しており、遠位領域５０２は回転軸１３ａに対して狭小領域１２ｂと同じ側に位置している。

以下、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１について、詳述する。
図１に示すように、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、互いに別部材として形成されたスクロールピース２及びシュラウドピース３により分割形成されている。そして、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、コンプレッサインペラ１３が一端に取り付けられたシャフト１４を軸受けする軸受機構が収納された軸受ハウジング（図示せず）のフランジ部又は分割構造を採用した場合のシールプレート４０に取り付けられる。シャフト１４の回転軸１３ａを回転軸としてコンプレッサインペラ１３は回転可能に構成されている。

スクロールピース２は、図１、図３に示すように、吸気口形成部１０、第１スクロール室形成部１２１、外周部１２５、第１流路形成部５１、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２を有する。吸気口形成部１０は筒状をなすとともに軸方向Ｙに貫通形成されている。図１に示すように、吸気口形成部１０の内周面は、コンプレッサインペラ１３に向かうにつれて縮径したインデューサトリートメント部１６を有する。第１スクロール室形成部１２１は、スクロール室１２における吸気側Ｙ１の壁面を構成している。図１に示すように、外周部１２５は、第１スクロール室形成部１２１の吸気側Ｙ１と反対側Ｙ２に位置しており、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の外周部１２５を形成している。そして、外周部１２５の内側には、シールプレート４０が取り付けられている。

図１に示すように、スクロールピース２における第１流路形成部５１は、後述する第２流路形成部５２とともに冷媒流路５を形成するように構成されている。そして、図４に示すように、吸気側Ｙ１の壁面である吸気側壁面５７を有している。本例では、吸気側壁面５７は径方向に平行な面となっている。なお、吸気側壁面５７は必ずしも平面でなくてもよく、吸気側Ｙ１に凹んだ凹状であってもよい。

図１、図２に示すように、第１流路形成部５１の内周側には、シュラウドピース３の第１圧入部５３ｂが圧入される第１被圧入部５３ａが形成されている。第１被圧入部５３ａに第１圧入部５３ｂが圧入されることにより、内周シール部５３が形成されている。第１被圧入部５３ａと第１圧入部５３ｂとは互いに周方向の全域において当接している。

図２に示すように、スクロールピース２における第１スクロール室形成部１２１の内周側には、シュラウドピース３における第２流路形成部５２の外周部が圧入されている。これにより、第１スクロール室形成部１２１の内周部である第２被圧入部５４ａに、第２流路形成部５２の外周部である第２圧入部５４ｂが圧入されて、外周シール部５４が形成されている。図１に示すように、第２被圧入部５４ａと第２圧入部５４ｂとは互いに周方向の全域において当接している。なお、内周シール部５３及び外周シール部５４の締め代は特に限定されず、内周シール部５３及び外周シール部５４に発生する応力等を考慮して適宜決定することができ、本例では両者の締め代は同一の大きさとしている。

内周シール部５３及び外周シール部５４の一方または両方にシール材を介在させてもよい。シール材の種類は特に限定されないが、速乾性を有するものが好ましい。例えば、液体ガスケットとして使用されるシール材を使用することができる。

図３、図４に示すように、スクロールピース２は、第１流路形成部５１を貫通して冷媒流路５に連通する貫通孔からなる冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２を有する。すなわち、冷媒供給部６１は吸気側壁面５７に開口して冷媒供給部６１と冷媒流路５とを接続する第１接続部６１ａを有しており、冷媒排出部６２は吸気側壁面５７に開口して冷媒排出部６２と冷媒流路５とを接続する第２接続部６２ａを有している。そして、冷媒供給部６１は冷媒流路５に冷媒を供給し、冷媒排出部６２は冷媒流路５から冷媒を排出するように構成されている。本例では、図２に示すように、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２は、吸気側壁面５７から軸方向Ｙに平行に吸気側Ｙ１に延びた縦孔部と径方向外方に延びた横孔部とからなるＬ字状をなしている。

図１、図７に示すように、スクロールピース２は、外周シール部５４の径方向外側であって、スクロール室１２よりも内側に、径方向に平行な壁面である第１当接面５６１を有している。

一方、シュラウドピース３は、図５、図６に示すように、第２スクロール室形成部１２２、シュラウド部２０、第１ディフューザ部３５及び第２流路形成部５２を有する。シュラウドピース３は筒状に形成されており、シュラウドピース３の第１圧入部５３ｂ及び第２圧入部５４ｂが、スクロールピース２の第１被圧入部５３ａ及び第２被圧入部５４ａに圧入されるように構成されている。

図１に示すように、シュラウドピース３における第２スクロール室形成部１２２は、スクロール室１２における内周側の壁面を形成している。シュラウド部２０は、コンプレッサインペラ１３に対向するシュラウド面２１を形成している。第１ディフューザ部３５はシュラウド面２１からスクロール室１２に向かって延びるディフューザ面３４を形成している。

そして、図１に示すように、シュラウドピース３における第２流路形成部５２は、上述の第１流路形成部５１とともに冷媒流路５を形成するように構成されており、第１ディフューザ部３５の吸気側Ｙ１に設けられている。図６に示すように、第２流路形成部５２は、吸気側Ｙ１と反対側Ｙ２に凹んだ凹部であって、シュラウド面２１の径方向外側において周方向に延びる環状となっている。

本例では、図２に示すように、第２流路形成部５２は、外周側壁面５５、内周側壁面５６及びセンタハウジング側壁面５８を有している。外周側壁面５５は、図７に示すように、軸方向Ｙに垂直な断面において、第１中心点５５０を中心とする円形をなしている。一方、内周側壁面５６は、軸方向Ｙに垂直な断面において、第２中心点５６０を中心とする円形をなしている。そして、第２中心点５６０はコンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａ上に位置しており、図７に示す断面において第２中心点５６０は回転軸１３ａと一致している。一方、第１中心点５５０は回転軸１３ａ上に位置しておらず、図７に示す断面において第１中心点５５０は回転軸１３ａとは異なる位置にある。なお、外周側壁面５５は、軸方向Ｙに垂直な断面において、円形に限らず、楕円形の他、種々の形状をなすようにしてもよい。

図７に示すように、冷媒流路５は、軸方向Ｙに垂直な断面において、回転軸１３ａから外周側壁面５５までの距離が所定の基準距離以下である近位領域５０１と、回転軸１３ａから外周側壁面５５までの距離が基準距離よりも長い遠位領域５０２とを有する。外周側壁面５５において回転軸１３ａからの距離は、回転軸１３ａから最も離れた最大位置５５１で最大となり、最大距離は回転軸１３ａと最大位置５５１とを結ぶ仮想線分Ｌａの長さとなる。また、外周側壁面５５において回転軸１３ａからの距離は、回転軸１３ａに最も近い最小位置５５２で最小となり、最小距離は回転軸１３ａと最小位置５５２とを結ぶ仮想線分Ｌｂの長さとなる。そして、当該最大距離と最小距離の平均値を上記基準距離とする。図７に示す断面において、回転軸１３ａからの基準距離の位置は仮想円Ｃ１で示される。従って、近位領域５０１と遠位領域５０２との境界は、図７に示す断面において、外周側壁面５５と仮想円Ｃ１との２つの交点５５３、５５４と回転軸１３ａとを結ぶ２つの仮想線分Ｌｓ、Ｌｓとなっている。そして、図７に示す断面において近位領域５０１は外周側壁面５５が仮想円Ｃ１の内側にある領域であり、遠位領域５０２は外周側壁面５５が仮想円Ｃ１の外側にある領域である。

本例では、図７に示すように、軸方向Ｙに垂直な断面において、内周側壁面５６は、回転軸１３ａと一致する位置を中心とする円形をなしている。そのため、冷媒流路５の幅は周方向において変化しており、遠位領域５０２では近位領域５０１よりも冷媒流路５の幅が大きくなっている。これに伴って、図１に示すように、冷媒流路５の深さも周方向において変化しており、遠位領域５０２では近位領域５０１よりも冷媒流路５の深さが大きくなっている。

図７に示すように、スクロール室１２は周方向においてその形状が変化している。図１に示すように、スクロール室１２は、回転軸１３ａを含む断面において、回転軸１３ａに対して一方側に位置して所定の基準面積以上の断面積を有する広大領域１２ａと、回転軸１３ａの他方側に位置して基準面積よりも小さい断面積を有する狭小領域１２ｂとを含んでいる。当該基準面積は、回転軸１３ａを含む断面におけるスクロール室１２の最大面積と最小面積との平均値とする。そして、図１に示す回転軸１３ａを含む断面において、近位領域５０１は回転軸１３ａに対して広大領域１２ａと同じ側に位置しており、遠位領域５０２は回転軸１３ａに対して狭小領域１２ｂと同じ側に位置している。すなわち、遠位領域５０２は、スクロール室１２の小さい側に位置している。そして、本例では、図７に示すように、軸方向Ｙに垂直な断面において、外周側壁面５５の中心を回転軸１３ａから狭小領域１２ｂの方にずらすことによってかかる構成を実現している。なお、本例では、回転軸１３ａを中心とする角度範囲において、広大領域１２ａは近位領域５０１と略一致しており、狭小領域１２ｂは遠位領域５０２と略一致している。

また、図１、図２に示すように、第２流路形成部５２は、冷媒流路５となる凹部の径方向外側に、径方向に平行な壁面である第２当接面５６２を有している。図１に示すように、第２当接面５６２は、上述の如く、スクロールピース２における第１当接面５６１に当接している。そして、第１流路形成部５１と第２流路形成部５２との間に環状の空間５０である冷媒流路５が形成されている。

シールプレート４０は、図１に示すように、第３スクロール室形成部１２３と、シールプレート挿入部４１と、第２ディフューザ部３６とを有する。第３スクロール室形成部１２３は、スクロール室１２における外周側の壁面を構成している。シールプレート挿入部４１は、外周部１２５の内側に挿入されている。第２ディフューザ部３６は、第１ディフューザ部３５とともに、ディフューザ部３０を形成している。第２ディフューザ部３６は、第１ディフューザ部３５のディフューザ面３４と所定距離をおいて対向する対向面３７を有する。そして、ディフューザ面３４と対向面３７との間の空間がディフューザ通路１５となっている。

次に、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の製造方法について説明する。
ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の製造方法は、成形工程と、組付工程とを含む。まず、成形工程では、図３、図５に示すように、スクロールピース２及びシュラウドピース３を個別にダイカストにより作製する。そして、機械加工によりスクロールピース２に第１被圧入部５３ａ、第２被圧入部５４ａ、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２を成形し、シュラウドピース３に第１圧入部５３ｂ及び第２圧入部５４ｂを成形する。

次に、組付工程では、スクロールピース２にシュラウドピース３を圧入して、スクロールピース２の第１当接面５６１にシュラウドピース３の第２当接面５６２を突き当てる。これにより、第１流路形成部５１と第２流路形成部５２との間に環状の空間５０として冷媒流路５が形成される。なお、図１に示すように、スクロールピース２における第１流路形成部５１とシュラウドピース３における第２流路形成部５２との間には若干の隙間Ｃが存在して互いに当接しないように構成されている。これにより、第１当接面５６１と第２当接面５６２とが確実に当接するように構成されている。

そして、図１に示すように、スクロールピース２にシュラウドピース３が圧入されることにより、スクロールピース２の第１被圧入部５３ａにシュラウドピース３の第１圧入部５３ｂが圧入されて内周シール部５３が形成されるとともに、スクロールピース２の第２被圧入部５４ａにシュラウドピース３の第２圧入部５４ｂが圧入されて外周シール部５４が形成される。これにより、冷媒流路５において、第１流路形成部５１と第２流路形成部５２との間がシールされる。そして、本例ではシュラウド面２１を機械加工して成形精度を確保する。これらにより、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１が製造される。

そして、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１では、図１に示す冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２に図示しない冷媒導入管及び冷媒排出管を接続して、これらを介して冷媒を冷媒流路５に流通させることにより、ディフューザ面３４を冷却することができる。

なお、成形工程の後、第１被圧入部５３ａ又は第１圧入部５３ｂにシール材を塗布した後、組付工程を行うことにより、内周シール部５３にシール材が介在するようにしてもよい。同様に、成形工程の後、第２被圧入部５４ａ又は第２圧入部５４ｂにシール材を塗布した後、組付工程を行うことにより、外周シール部５４にシール材が介在するようにしてもよい。

次に、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の作用効果を詳述する。
本例では、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は分割形成されているとともに、ディフューザ部３０に沿って周方向に形成されてディフューザ部３０を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路５を有する。冷媒流路５によってディフューザ部３０を冷却することにより、ディフューザ通路１５におけるデポジットの堆積を抑制することができる。そして、冷媒流路５はスクロールピース２及びシュラウドピース３における互いの対向部にそれぞれ形成された第１流路形成部５１と第２流路形成部５２とによって形成されている。そして、冷媒流路５の内周側及び外周側は内周シール部５３及び外周シール部５４によりシールされている。冷媒流路５において、軸方向Ｙに垂直な断面における冷媒流路５の外周側壁面５５がコンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａからの距離が所定の基準距離以下である近位領域５０１と、軸方向Ｙに垂直な断面における冷媒流路５の外周側壁面５５が基準距離よりも長い遠位領域５０２とを有する。一方、スクロール室１２は、回転軸１３ａを含む断面において基準面積よりも大きい広大領域１２ａと、基準面積よりも小さい断面積を有する狭小領域１２ｂとを有する。そして、近位領域５０１は回転軸１３ａに対して広大領域１２ａと同じ側に位置しており、遠位領域５０２は回転軸１３ａに対して狭小領域１２ｂと同じ側に位置している。これにより、スクロール室１２の広大領域５０１のみならず狭小領域５０２においても、冷媒流路５とスクロール室１２との間の肉厚を比較的小さくすることができる。その結果、スクロール室１２の全体において冷媒流路５を流通する冷媒によって冷却が促されるため、コンプレッサハウジング１に対する冷却効果が向上される。

さらに、冷媒流路５における遠位領域５０２がスクロール室１２の狭小領域５０２と同じ側に位置していることから、冷媒流路５を形成する第１冷媒流路形成部５１及び第２冷媒流路形成部５２の溝の幅を大きくすることができる。これにより、ダイカスト成形時に溝の深さをより深くすることができる。そのため、遠位領域５０２においてディフューザ面３４の冷却効果を高めてデポジットの付着を一層防止することができる。そして、ダイカスト成形後に溝を深くするための機械加工が不要となるため、製造コストも低減が図られる。

また、本例では、スクロールピース２は、冷媒流路５に冷媒を供給するための冷媒供給部６１と上記冷媒流路から冷媒を排出するための冷媒排出部６２とを備え、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２は、スクロールピース２を貫通する貫通孔からなるとともに、遠位領域５０２において冷媒流路５に連通している。これにより、スクロールピース２において、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２を構成する貫通孔を径方向外側に位置させやすくなる。その結果、冷媒供給部６１及び冷媒排出部６２を形成するために、吸気口１１を縮径させる必要がなく、吸気口１１に接続するインレット配管の径も小さくする必要がない。これにより、冷媒流路５を有しないコンプレッサハウジングとの間で部品の共通化が図りやすくなり、コストの低減を一層図ることができる。

また、本例では、冷媒流路５の内周側壁面５６は、軸方向Ｙに垂直な断面において円形をなしており、コンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａと一致する位置に中心を有する仮想円Ｃ１に沿って形成されている。これにより、遠位領域５０２を幅広に形成して、ディフューザ部３０の冷却効果を一層高めることができる。

また、本例では、吸気口形成部１０の内周面は、コンプレッサインペラ１３に向かうにつれて縮径したインデューサトリートメント部１６を有する。本例では、上述のように吸気口形成部１０を厚肉にする必要がないため、インデューサトリートメント部１６を設けることができる。そして、インデューサトリートメント部１６により、吸気を整流化して圧縮効率を向上することができる。

また、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１における冷媒流路５は、従来のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１におけるスクロールピース２やシュラウドピース３の基本構成を大幅には変える必要がないため、従来の構成に適用しやすくなっている。

また、本例では、内周シール部５３及び外周シール部５４の少なくとも一方において、スクロールピース２とシュラウドピース３との間には両者の間をシールするシール材が介在するようにできる。これより、内周シール部５３及び外周シール部５４の少なくとも一方において、シール性を高めて、冷媒流路５からの冷媒漏れを防止して信頼性を向上させることができる。

また、本例では、スクロールピース２及びシュラウドピース３は、軸方向Ｙに対向して互いに接して圧入時の位置決めをする第１当接面５６１、第２当接面５６２を有する。これにより、スクロールピース２及びシュラウドピース３の圧入方向となる軸方向Ｙの位置決めがなされるため、スクロールピース２とシュラウドピース３との組み付け精度を向上することができる。

また、図８に示す変形例１のように、冷媒流路５に、冷媒流路５を狭窄又は閉塞する仕切板５９を設けてもよい。図９に示すように、仕切板５９は遠位領域５０２において、軸方向Ｙから見て、冷媒供給部６１が接続される第１接続部６１ａと冷媒排出部６２が接続される第２接続部６２ａとの間に設けられている。なお、図示しないが、スクロールピース２とシュラウドピース３とを組付けた状態において、仕切板５９における吸気側Ｙ１の端部である上端５９ａは、冷媒流路５の吸気側壁面５７から離間しており、両者の間には隙間が形成されている、なお、当該変形例２において、実施例１と同等の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

当該変形例１の構成によれば、仕切板５９により冷媒流路５における冷媒の流れ方向が一方向に規制されて、冷媒がディフューザ部３０に沿って周方向に流通しすくなるため、ディフューザ部３０の冷却効果を一層高めることができる。

なお、本例では、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、スクロールピース２及びシュラウドピース３からなる２ピース構造としたが、図１０に示す変形例２のように、スクロールピース２、シュラウドピース３及び外周環状ピース４からなる３ピース構造としてもよい。外周環状ピース４は環状を成しており、第３スクロール室形成部１２３と、外周環状ピース挿入部４１０とを有する。外周環状ピース挿入部４１０は外周部１２５の内側に圧入される。なお、当該変形例２において、実施例１と同等の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

以上のごとく、上記実施例及び変形例によれば、ダイカストにより成形可能であって、低コストでデポジットの付着防止効果に優れたターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供することができる。

本発明は上記実施例及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施例及び変形例に適用することが可能である。

１ ターボチャージャ用コンプレッサハウジング
２ スクロールピース
２０ シュラウド部
２１ シュラウド面
３ シュラウドピース
３０ ディフューザ部
５ 冷媒流路
５１ 第１流路形成部
５２ 第２流路形成部
５３ 内周シール部
５３ａ 第１被圧入部
５３ｂ 第１圧入部
５４ 外周シール部
５４ａ 第２被圧入部
５４ｂ 第２圧入部
６１ 冷媒供給部
６２ 冷媒排出部

Claims (5)

1. コンプレッサインペラが収容されるターボチャージャ用コンプレッサハウジングであって、
   上記コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口を形成する吸気口形成部と、
   上記コンプレッサインペラを周方向に囲むとともに該コンプレッサインペラに対向するシュラウド面を有するシュラウド部と、
   上記コンプレッサインペラの外周側において周方向に形成され、上記コンプレッサインペラから吐出される圧縮空気を通過させるディフューザ通路を形成するディフューザ部と、
   上記ディフューザ通路を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室を形成するスクロール室形成部と、
   上記ディフューザ部に沿って周方向に形成されるとともに、上記ディフューザ部を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路と、
   を有し、
   上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングは、少なくとも上記吸気口形成部及び上記スクロール室形成部の一部を有するスクロールピースと、少なくとも上記スクロール室形成部の一部、上記ディフューザ部及び上記シュラウド部を有するとともに上記スクロールピースに組み付けられるシュラウドピースと、に分割されてなり、
   上記冷媒流路は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースにおける互いの対向部にそれぞれ形成された第１流路形成部と第２流路形成部とにより区画された環状の空間として形成され、
   上記第１流路形成部と上記第２流路形成部とは、上記冷媒流路の内周側をシールする内周シール部と、上記冷媒流路の外周側をシールする外周シール部とにおいて互いに嵌合しており、
   上記内周シール部は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの一方に形成された第１被圧入部に、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの他方に形成された第１圧入部が圧入されてなり、
   上記外周シール部は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの一方に形成された第２被圧入部に、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースの他方に形成された第２圧入部が圧入されてなり、
   上記冷媒流路は、軸方向に垂直な断面において、上記コンプレッサインペラの回転軸から上記冷媒流路の外周側壁面までの最大距離と最小距離との平均値を基準距離とし、上記回転軸から上記外周側壁面までの距離が基準距離以下である近位領域と、上記回転軸から上記外周側壁面までの距離が上記基準距離よりも長い遠位領域とを有し、
   上記スクロール室は、上記回転軸を含む断面において、上記スクロール室の最大面積と最小面積との平均値を基準面積とし、上記回転軸に対して一方側に位置して上記基準面積以上の断面積を有する広大領域と、上記回転軸に対して他方側に位置して上記基準面積よりも小さい断面積を有する狭小領域とを含んでおり、
   上記断面において、上記近位領域は上記回転軸に対して上記広大領域と同じ側に位置しており、上記遠位領域は上記回転軸に対して上記狭小領域と同じ側に位置している、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
2. 上記スクロールピースは、上記冷媒流路に冷媒を供給するための冷媒供給部と上記冷媒流路から冷媒を排出するための冷媒排出部とを備え、
   上記冷媒供給部及び上記冷媒排出部は、上記スクロールピースを貫通する貫通孔からなるとともに、上記遠位領域において上記冷媒流路に連通している、請求項１に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
3. 上記遠位領域には、軸方向から見て、上記冷媒供給部が接続される第１接続部と上記冷媒排出部が接続される第２接続部との間に、上記冷媒流路を狭窄又は閉塞する仕切板が設けられている、請求項２に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
4. 上記冷媒流路の内周側壁面は、軸方向に垂直な断面において、上記コンプレッサインペラの回転軸と一致する位置に中心を有する円形をなしている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
5. 上記吸気口形成部の内周面は、上記コンプレッサインペラに向かうにつれて縮径したインデューサトリートメント部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。

Images