JP6007815B2 - 過給機 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に好適に用いられ得る過給機に関する。

従来から、内燃機関（以下、単に「機関」とも称呼する。）の燃焼室からクランクケース内に漏出したブローバイガスを吸気通路に還流させることにより、クランクケース内の換気を行うシステムが知られている。係るシステムは、「ブローバイガス還流装置」、又は「ＰＣＶ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション）」とも称呼される。

ところで、クランクケース内ではクランクシャフトが高速で回転するため、オイルパンに貯留されているオイルが飛散する。その結果、クランクケース内にオイルミスト（潤滑油の液体状微粒子）が形成される。このオイルミストがブローバイガス通路によりブローバイガスとともに吸気通路に還流されると、吸気通路を構成している部材（以下、「吸気通路構成部材」とも称呼する。）に付着する。付着したオイルミストは、その油分が蒸発すると残った煤成分が凝固しデポジットと称呼される堆積物となる。即ち、吸気通路構成部材にデポジットが堆積することになる。

このデポジットは機関の特性上好ましくない。特に、吸気通路構成部材として過給機のコンプレッサが設けられている場合、コンプレッサ内のディフューザ部では、空気が圧縮され温度が上昇するため、煤を含んだオイルミスト（以下、「オイルミスト粒子」と称呼する。）の油分が蒸発し粘着性を有するオイルミスト粒子に変化し易くなる。従って、ディフューザ部にデポジットが堆積し易くなり、その結果、デポジットが空気の流れの妨げとなるので、過給機の効率が低下する虞がある。

そのため、従来装置の一つは、ブローバイガス還流通路に「ブローバイガス中のオイルミスト粒子を効率的に分離することができる気液分離室」を設けている。これによれば、吸気通路へと還流されるオイルミスト粒子の量を低減することができるので、吸気通路構成部材（例えば、過給機のディフューザ壁面）のデポジットの量を低減することができる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００７−１８７０３３号公報

しかしながら、上記従来装置は、内燃機関に「特殊な構造の気液分離室」を新たに設ける必要があるので、内燃機関の構造が複雑化する。更に、上記従来装置は、気液分離室で分離したオイル成分を別途回収・処理するための構造を備える必要があり、内燃機関の構造が一層複雑化する虞がある。

そこで、発明者は、ブローバイガスの還流によりコンプレッサ内のディフューザ部にデポジットが堆積する現象につき検討した。その検討結果は次の通りである。

オイルミスト粒子を含む空気が、過給機のコンプレッサ部内のインペラ翼と、インペラハブと、シュラウド部の壁面と、に囲まれた圧縮部を通過してディフューザ部に流入して来る時点において、前記空気は圧縮されて高温になっている。そのため、すでに高温の空気中ではオイルミスト粒子の油分が蒸発をしている。即ち、オイルミスト粒子は空気とともにディフューザ部に流入して来る時点において、すでに粘着性のオイルミスト粒子へと変化を始めており、ディフューザ部の壁面に付着・堆積し易い状態になっている。

この検討結果に基づき、発明者は、「過給機のコンプレッサにおいて、ディフューザ部よりも上流に位置して空気が過給機に流入する部分（即ち、圧縮部）を効率的に冷却することができれば、ディフューザ部のデポジット堆積量を低減できる。」との知見を得た。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その目的の一つは、過給機の構造を僅かに変更して「オイルミスト粒子を含む空気の温度を、その空気がディフューザ部に流入する前の段階（即ち、圧縮部）で効果的に低下させる。」ことにより、ディフューザ部に堆積するデポジットの量を低減することが可能な過給機を提供することにある。

本発明による過給機は、コンプレッサのインペラハブに形成されたインペラ翼の径方向外側に位置し且つ同インペラ翼に沿う形状を有するシュラウド部の壁面、前記インペラ翼及び前記インペラハブによって形成される圧縮部と、前記圧縮部に連通するとともに前記インペラ翼の軸線周りに環状に形成されるディフューザ部と、前記ディフューザ部の外周部と連通するとともに前記インペラ翼の軸線周りに環状に形成されるスクロール部と、を有する遠心式コンプレッサを備える。

更に、本発明による過給機においては、前記シュラウド部の前記壁面が第１部材により構成され、少なくとも前記スクロール部の外周側内壁面が前記第１部材と分離した第２部材により構成され、前記第１部材と前記第２部材とは同第１部材及び同第２部材のいずれよりも熱伝導率の低い断熱部を介して連接され、前記断熱部材により前記第２部材の熱が前記シュラウド部の前記壁面へと伝わり難くするように構成されている。

この過給機によれば、前記第１部材と前記第２部材との間に前記断熱部が備えられているから、圧縮により高温となった空気により加熱される「スクロール部の外周側内壁面」からの熱を「シュラウド部の壁面」へと伝わり難くすることができる。

更に、前記第１部材は、シュラウド部の壁面を構成しているから、圧縮前であって比較的低温の空気に曝されることによって冷却される。従って、シュラウド部の壁面は高温となり難い。

よって、この過給機は、そのコンプレッサが「ブローバイガス通路と吸気通路との接続部」よりも下流側に配設された場合であっても、空気と共に圧縮部に流入してくるオイルミスト粒子を圧縮部において加熱しないか又は加熱し難い。その結果、オイルミスト粒子は、比較的低温を保った状態にてディフューザ部に流入するから、オイルミスト粒子がディフューザ部に流入して来る時点において粘着性のオイルミスト粒子に変化している可能性を低下させることができる。従って、オイルミスト粒子は、ディフューザ部の壁面に付着・堆積し難いので、ディフューザ部のデポジット堆積量を低減することができる。

本発明の一態様において、前記第２部材は、前記スクロール部の外周側内壁面に加えて、前記スクロール部の内周側内壁面と、前記スクロール部の内周側内壁面から前記シュラウド部の前記壁面まで延在する前記ディフューザ部の壁面の一部と、を構成している。

この過給機によれば、前記シュラウド部の前記壁面を含む第１部材と、前記スクロール部の内壁面及び前記ディフューザ部の壁面の一部を含む前記第２部材との間に前記断熱部が備えられているから、圧縮により高温となった空気により加熱される「スクロール部の内壁面」及び「ディフューザ部の壁面」からの熱を「シュラウド部の壁面」へと伝わり難くすることができる。

更に、前記第１部材は、常温の空気に曝されている。その結果、そのコンプレッサが「ブローバイガス通路と吸気通路との接続部」よりも下流側に配設された場合であっても、空気に混ざって流入してくるオイルミスト粒子は、前記第１部材により加熱され難く、比較的低温を保つことができる。従って、オイルミスト粒子の油分は蒸発し難い状態で前記ディフューザ部まで到達することになる。

従って、オイルミスト粒子は、ディフューザ部の壁面に付着・堆積し難くなり、ディフューザ部のデポジット堆積量を低減することができる。

本発明の他の態様において、前記第１部材は、前記シュラウド部の前記壁面に加えて、前記スクロール部の内周側内壁面の一部と、前記スクロール部の内周側内壁面の一部から前記シュラウド部の壁面まで延設する前記ディフューザ部の壁面の一部と、を構成している。

この過給機によれば、前記シュラウド部の前記壁面と前記ディフューザ部の壁面の一部と前記スクロール部の内周側内壁面の一部を含む第１部材と、前記スクロール部の外周側内壁面を含む第２部材と、の間に前記断熱部が備えられているから、圧縮により高温となった空気により加熱される「スクロール部の外周側内壁面」からの熱を「シュラウド部の壁面」へと伝わり難くすることができる。

更に、前記第１部材は、ディフューザ部の壁面の一部を含むため、ディフューザ部の壁面の一部もシュラウド部の壁面と同時に冷却することができる。よって、そのコンプレッサが「ブローバイガス通路と吸気通路との接続部」よりも下流側に配設された場合であっても、空気に混ざって流入してくるオイルミスト粒子は、前記第１部材により加熱され難く、比較的低温を保つことができる。従って、ディフューザ部へのデポジット堆積量を低減することができる。

この場合、前記第１部材が前記インペラ翼の軸線と平行な線と交わる長さ（即ち、第１部材の厚み）が、前記ディフューザ部の範囲において、前記インペラ翼の軸線に近いほど長くなることが好ましい。

前記態様の第１部材は、ディフューザ部にてディフューザ部を通過する空気から熱を受ける一方、圧縮部（及び圧縮部よりも上流の吸気導入部）にて吸入空気によって冷却される。従って、第１部材の放熱経路は、第１部材のディフューザ部の壁面の最外周部からシュラウド部の壁面（更に、吸気導入部の壁面）に向かう経路である。

このため、前記第１部材のディフューザ部の壁面の厚み（即ち、前記第１部材が前記インペラ翼の軸線と平行な線と交わる長さ）が一定であると、放熱経路上の断面積はコンプレッサの軸線の中心に近づくほど小さくなる。即ち、コンプレッサの軸線の中心に向かうに連れ、第１部材の伝熱抵抗が増加する。

これに対し、前記第１部材の厚みを、前記ディフューザ部の範囲において、前記インペラ翼の軸線に近いほど大きくすれば、第１部材の伝熱抵抗はコンプレッサの中心軸からの距離に関らず略一定に維持することができる。より具体的には、例えば、第１部材の厚みをコンプレッサの中心軸からの距離に反比例する厚みとすることにより、放熱経路の断面積を一定とすることができる。

その結果、ディフューザ部を効果的に冷却できるから、ディフューザ部においてもオイルミスト粒子が加熱され難くなる。従って、オイルミスト粒子は、ディフューザ部の壁面に付着・堆積し難くなるので、ディフューザ部のデポジット堆積量を低減することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る過給機及びその過給機が適用される内燃機関の概略図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る過給機のコンプレッサ部の断面図である。 図３は、コンプレッサ部の内部でオイルミスト粒子がデポジットとして堆積する原理を示した図である。 図４は、図２に示した過給機のコンプレッサ部の断面図であり、熱の伝達経路を模式的に示した図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る過給機のコンプレッサ部の断面図である。 図６は、図５に示した過給機のコンプレッサ部の断面図であり、熱の伝達経路を模式的に示した図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係る過給機のコンプレッサ部の断面図である。 図８は、本発明の第１変形例に係る過給機のコンプレッサ部の断面図である。 図９は、本発明の第２変形例に係る過給機のコンプレッサ部の断面図である。 図１０は、本発明の第３変形例に係る過給機のコンプレッサ部の断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る過給機（ターボチャージャ）について図面を参照しながら説明する。本発明の過給機が適用される内燃機関は、ピストン往復動型・直列・多気筒（４気筒）・ディーゼル機関である。但し、本発明は他の形式の機関にも適用することができる。

＜第１実施形態＞
図１に示したように、本発明の第１実施形態に係るターボチャージャ６０は内燃機関（機関）１０に適用される。機関１０は、機関本体部２０、吸気通路部３０、排気通路部４０及びブローバイガス還流装置５０を備えている。

機関本体部２０は、クランクケース２１、オイルパン２２、シリンダブロック２３及びシリンダヘッド部２４を含んでいる。

クランクケース２１は、クランクシャフト２１ａを回転可能に支持している。
オイルパン２２は、クランクケース２１の下方においてクランクケース２１に固定されている。オイルパン２２は、クランクケース２１とともに、クランクシャフト２１ａ及び潤滑油（オイル）ＯＬを収容する空間（以下、「クランクケース室」とも称呼する。）を形成している。

シリンダブロック２３は、クランクケース２１の上方においてクランクケース２１に固定されている。シリンダブロック２３は、アルミニウム製であって、中空円筒状のシリンダ（シリンダボア）２３ａを複数個（４気筒分）備えている。シリンダ２３ａの内周には鋳鉄製のシリンダライナ２３ｂが嵌入されている。

シリンダ２３ａにはピストン２３ｃが収容されている。
ピストン２３ｃは略円筒形であり、側面に複数のピストンリングを備えている。複数のピストンリングのうちの最も下方（クランクケース２１側）のリングは、所謂「オイルリングＯＲ」である。オイルリングＯＲは、シリンダ２３ａの内壁（即ち、シリンダライナ２３ｂの内壁）を摺動しながら同内壁の潤滑油（油膜）をクランクケース２１側に掻き落とすようになっている。ピストン２３ｃは、コネクティングロッド２３ｄによってクランクシャフト２１ａに連結されている。ピストン２３ｃの上面（頂面）はシリンダライナ２３ｂの内壁面及びシリンダヘッド部２４の下面と共に燃焼室ＣＣを形成している。

シリンダヘッド部２４は、シリンダブロック２３の上方においてシリンダブロック２３に固定されている。シリンダヘッド部２４には、燃焼室ＣＣに連通する吸気ポート、及び、燃焼室ＣＣに連通する排気ポートが形成されている。吸気ポートは吸気弁により開閉される。吸気弁は、シリンダヘッド部２４に収容された「図示しないインテークカムシャフトのカム」により駆動される。排気ポートは排気弁により開閉される。排気弁は、シリンダヘッド部２４に収容された「図示しないエグゾーストカムシャフトのカム」により駆動される。シリンダヘッド部２４は、シリンダヘッドカバー２４ａにより覆われている。更に、シリンダヘッド部２４内には図示しない燃料噴射弁が備えられている。

吸気通路部３０は、吸気管３１、インタークーラ３２及びターボチャージャ６０のコンプレッサ６１を含んでいる。吸気管３１は吸気ポートと接続されている。従って、吸気管３１及び吸気ポートは吸気通路を構成している。

コンプレッサ６１は所謂「遠心式コンプレッサ」である。コンプレッサ６１は、吸気管３１に介装されていて、吸入空気を圧縮するようになっている。インタークーラ３２は、吸気管３１であってコンプレッサ６１よりも下流の位置に介装されていて、吸入空気を冷却するようになっている。なお、コンプレッサ６１については後に詳述する。

排気通路部４０は、排気管４１及びターボチャージャ６０のタービン６２を含んでいる。排気管４１は排気ポートと接続されている。従って、排気管４１及び排気ポートは排気通路を構成している。

タービン６２は排気管４１に介装されていて、排ガスによりタービン６２のインペラ翼が回転されるようになっている。この結果、タービン６２のインペラ翼に連結されたコンプレッサ６１のコンプレッサインペラ翼が回転し、それによりターボチャージャ６０は過給を行うようになっている。

ブローバイガス還流装置５０は、第１ガス通路部５１と、第２ガス通路部５２と、第３ガス通路部５３と、を含む。

第１ガス通路部５１はシリンダブロック２３内に形成されている。第１ガス通路部５１はクランクケース室をシリンダヘッド部２４内の第２ガス通路部５２に接続するようになっている。第２ガス通路部５２は、シリンダヘッド部２４内の所定の経路を通り、第３ガス通路部５３の一端に接続されている。第３ガス通路部５３は機関１０本体の外部に設けられたガス管５３ａにより構成されている。第３ガス通路部５３の他端は吸気管３１であってコンプレッサ６１よりも上流位置に接続されている。

以上の構成により、燃焼室ＣＣからクランクケース室に漏出したブローバイガスは、第１ガス通路部５１、第２ガス通路部５２及び第３ガス通路部５３を通って吸気通路部３０へと還流（流入）させられる。なお、第３ガス通路部５３には図示しない周知のＰＣＶバルブが備えられてもよい。

クランクシャフト２１ａは、実際には、クランクケースに回転可能に支持されたクランクジャーナルと、クランクピン、クランクアーム及びバランスウエイトと、を含んでいる。クランクピン、クランクアーム及びバランスウエイトは機関１０が運転されているとき、高速で回転・運動する。更に、コネクティングロッド２３ｄも機関１０が運転されているとき、高速で運動する。従って、オイルリングＯＲによりクランクケース室へと掻き落とされる潤滑油は、高速で回転・運動している部材（クランクピン、クランクアーム、バランスウエイト及びコネクティングロッド２３ｄ等）に落下しながら衝突して飛散する。加えて、ピストンリングとシリンダライナ２３ｂの内壁面との間から燃焼室ＣＣ内のガスが噴出することによっても潤滑油が飛散する。よって、クランクケース室内に多量のオイルミスト（潤滑油の飛沫）が発生する。

一方、ブローバイガスには煤（ｓｏｏｔ）等の微粒子（パティキュレートマター、ＰＭ）が含まれている。パティキュレートマターＰＭの径は例えば０．１μｍ程度未満である。これに対し、クランクケース内において発生しているオイルミストの粒径の平均は１μｍ〜５μｍ程度である。従って、複数のパティキュレートマターＰＭがオイルミスト内に取り込まれ、オイルミスト粒子となる。このオイルミスト粒子は第１〜第３ブローバイガス通路部５１〜５３を通してターボチャージャ６０のコンプレッサ６１に流入する。

次に、ターボチャージャ６０について、図２を参照しながら説明する。図２は、コンプレッサ６１のインペラ６５の回転軸Ｃを通る片側断面図である。コンプレッサ６１は、コンプレッサハウジング６３と、図示しないベアリングハウジングの端部に設けられたシールプレート６４と、コンプレッサハウジング６３内に収容され、タービンシャフト６６の端部に配設されるインペラ６５と、を備える。インペラ６５は、インペラ翼６５１と、インペラ翼６５１の土台となるハブ面を形成するインペラハブ６５２と、で構成される。

コンプレッサハウジング６３は、以下の（１）〜（５）に示す５つの部位、即ち、吸気導入部ＩＡ、圧縮部ＣＰ、シュラウド部ＳＤ、ディフューザ部ＤＦ及びスクロール部ＳＲを含む。なお、係る部位は、従来の及び本発明の他の実施形態に係るコンプレッサが共通して有する部位である。以下の説明において、コンプレッサ６１に空気が導入される側（図２の左側）を吸気上流側と称呼し、吸気上流側と反対側（図２の右側）を吸気下流側と称呼する。

（１）吸気導入部ＩＡは、コンプレッサ６１の吸気上流側の端部（コンプレッサ６１の吸気導入口の端部）からインペラ６５先端部（図２のインペラ６５の吸気上流側端部）までの壁面６３ａによって囲まれる中空円筒状の空間である。

（２）圧縮部ＣＰは、インペラ翼６５１の径方向外側に位置し且つインペラ翼６５１の径方向外側の形状に沿う形状を有するシュラウド壁面６３ｂと、インペラ翼６５１と、インペラハブ６５２と、の間に形成される空間である。吸気導入部ＩＡから圧縮部ＣＰに流入した空気はインペラ６５の回転によりディフューザ部ＤＦへと圧送される。

（３）シュラウド部ＳＤは、コンプレッサハウジング６３の一部分であって、シュラウド壁面６３ｂを構成する部分である。

（４）ディフューザ部ＤＦは、シュラウド部ＳＤからの空気が流入するように圧縮部ＣＰに連通するとともに、インペラ６５の軸線（回転軸Ｃ）の周りに環状（薄いリング状）に形成された空間である。ディフューザ部ＤＦは、シールプレート６４の吸気上流側の壁面６４ａと、その壁面６４ａと対向するように形成されたコンプレッサハウジング６３の一部の壁面（吸気下流側の壁面）６３ｃと、により挟まれた空間である。このディフューザ部ＤＦにおいて圧縮部ＣＰを通過した空気の運動エネルギーの一部が圧力によるエネルギーに変換される。なお、ディフューザ部ＤＦを構成する壁面６３ｃは、便宜上、ディフューザ壁面６３ｃとも称呼される。

（５）スクロール部ＳＲは、ディフューザ部ＤＦの外周部と連通するとともにインペラ６５の軸線（回転軸Ｃ）の周りに環状（ドーナツ状）に形成された空間である。スクロール部ＳＲは、シールプレート６４の吸気上流側の壁面６４ａと、コンプレッサハウジング６３によって形成される「外周側内壁面６３ｄ、シールプレート６４の吸気上流側の壁面６４ａと対向する吸気上流側内壁面６３ｅ、及び、内周側内壁面６３ｆ」とにより確定される。スクロール部ＳＲは、ディフューザ部ＤＦから送出される空気を損失を小さくしながらインタークーラ３２に接続された吸気管３１へ導く機能を有する。

コンプレッサハウジング６３は、実際には、第１部材６３１、第２部材６３２及び断熱部材６３３を含んでいる。

第１部材６３１は、吸気導入壁面６３ａ及びシュラウド壁面６３ｂを構成する部材である。即ち、第１部材６３１は、所定の厚さを有する略円筒形の部材であって一方の端部（吸気下流側端部）がインペラ翼６５１の径方向外側の形状に沿うように次第に厚さが小さくなっている。第１部材６３１の吸気上流側端部には径方向外側に突出した鍔部（庇部）６３１ａが設けられている。第１部材６３１は第１熱伝導率を有する金属（例えば、アルミニウム）から構成されている。

第２部材６３２は、ディフューザ壁面６３ｃと、スクロール部ＳＲの「外周側内壁面６３ｄ、吸気上流側内壁面６３ｅ及び内周側内壁面６３ｆ」と、を構成する部材である。第２部材６３２は環状である。第２部材６３２は、その吸気上流側端面６３ｇの回転軸Ｃに近い側の端部が、第１部材６３１の鍔部６３１ａの吸気下流側端面と対向するようになっている。更に、第２部材６３２は、その吸気下流側端面６３ｈがシールプレート６４の吸気上流側端面の一部と当接するようになっている。第２部材６３２は第２熱伝導率を有する金属（例えば、第１熱伝導率と同じアルミニウム）から構成されている。

断熱部材６３３は、第１部材６３１と第２部材６３２との間に介装され、両者を断熱するための部材である。より具体的に述べると、断熱部材６３３は、薄い環状部材であって、第１部材６３１の鍔部６３１ａの吸気下流側端面と、第２部材６３２の吸気上流側端面６３ｇの回転軸Ｃに近い側の端部と、の間に介装されている。断熱部材６３３は第３熱伝導率を有する非金属のシート（例えば、ゴム）から構成されている。第３熱伝導率は、第１熱伝導率及び第２熱伝導率の何れよりも極めて小さい（例えば、第１熱伝導率及び第２熱伝導率のそれぞれの百分の一以下程度である。）。

シールプレート６４は、略円板状の部材であって、第２熱伝導率を有する金属（例えば、アルミニウム）から構成されている。前述したように、シールプレート６４の吸気上流側の壁面６４ａは、ディフューザ壁面６３ｃと対向し、ディフューザ部ＤＦを構成している。

このように、第１部材６３１、第２部材６３２及び断熱部材６３３は、略環状となるように形成されていて、それぞれがインペラ６５の回転軸Ｃと略同軸となるように設置される。第１部材６３１は、断熱部材６３３及び第２部材６３２に対して図２の左側から右側に向けて挿入され、図示しないネジにより断熱部材６３３とともに第２部材６３２に固定されている。このとき、第１部材６３１の径方向外側と第２部材６３２の径方向外側との間にはエアギャップＡＧが形成される。なお、空気の熱伝導率は、第１及び第２熱伝達率よりも著しく小さい。従って、「断熱部材６３３及びエアギャップＡＧ」は「断熱部」と総称される。

（作用）
次に、上述したように構成されたターボチャージャ６０の作用について説明する。先ず、従来のターボチャージャにおいてデポジットが堆積する際のメカニズムについて、図３を参照しながら説明する。

第１〜第３ブローバイガス通路部５１〜５３を通ったオイルミスト粒子ＯＭを含むブローバイガスは、コンプレッサ６１の上流にて、吸気通路部３０の吸気管３１を通る空気と合流し、コンプレッサ６１に流入する（図３の（Ａ）を参照。）。流入した空気は、吸気導入部ＩＡを通過し、インペラ翼６５１と、インペラハブ６５２と、シュラウド部ＳＤの壁面と、に挟まれた空間（圧縮部ＣＰ）で、インペラ翼６５１の回転力により圧縮されるので、温度が上昇する。このとき、オイルミスト粒子ＯＭ中の油分の一部が周囲の熱で蒸発する。その結果、オイルミスト粒子ＯＭが高粘度化する（図３の（Ｂ）を参照。）。高粘度化したオイルミスト粒子ＯＭは壁面に付着し易い状態となる。ディフューザ部ＤＦでは、高粘度化したオイルミスト粒子ＯＭの一部がその壁面に付着し、他部は付着せずに下流へ流れる。ディフューザ部ＤＦ内の温度は圧縮部ＣＰよりも更に高くなるため、ディフューザ部ＤＦに付着したオイルミスト粒子ＯＭの油分が更に蒸発する（図３の（Ｃ）を参照。）。従って、図３の（Ｃ）〜（Ｄ）にかけて、ディフューザ部ＤＦの壁面に付着したオイルミスト粒子ＯＭは、その油分が蒸発してディフューザ部ＤＦの壁面に固着・堆積する。この状態をデポジットが堆積すると言う。

以上から明らかなように、ディフューザ部ＤＦを冷却したとしても、オイルミスト粒子ＯＭはディフューザ部ＤＦに流入する時点において既に粘着性を有しているので、ディフューザ壁面６３ｃに付着するデポジットの堆積量を十分に低減することができない。むしろ、このデポジットの堆積量を低減するためには、シュラウド壁面６３ｂ（特に、インペラ翼６５１近傍の壁面）を十分に冷却する必要がある。

係る知見に基づき、ターボチャージャ６０のコンプレッサ６１は、上述したようにコンプレッサハウジング６３を、吸気導入壁面６３ａ及びシュラウド壁面６３ｂを含む第１部材６３１と、ディフューザ壁面６３ｃ及びスクロール部ＳＲの「内周側内壁面６３ｆ、吸気上流側内壁面６３ｅ及び外周側内壁面６３ｄ」を含む第２部材６３２とに分割し、両者の間に断熱部材６３３を備えることにより、断熱部材６３３が、第２部材６３２の熱が第１部材６３１に伝達するのを妨げるようになっている。以下、この点について図４を参照しながら詳述する。

インペラ６５の回転で吸気が圧縮されることにより、インペラ翼６５１周囲で熱が発生する。この熱は、図４において矢印Ｈ１に示すように、シュラウド壁面６３ｂの壁面を介して第１部材６３１へと伝達される。

一方、第２部材６３２は、図４の矢印Ｈ２、Ｈ３及びＨ４に示すように、ディフューザ部ＤＦで発生する熱（Ｈ２）及びスクロール部ＳＲの内周側で発生する熱（Ｈ３）及びスクロール部ＳＲの外周側で発生する熱（Ｈ４）を受け高温になる。矢印Ｈ５は前記熱（Ｈ４）がスクロール部ＳＲの外周側から内周側に伝達してきた熱である。矢印Ｈ６で表す熱は上記熱（Ｈ２）、熱（Ｈ３）及び熱（Ｈ５）の和と略同一である。しかしながら、第２部材６３２から第１部材６３１への熱伝達経路上には、第３熱伝導率を有する断熱部材６３３が配設されている。第３熱伝導率は第１熱伝導率及び第２熱伝導率の概ね百分の一以下と低いので、第２部材６３２から第１部材６３１へ伝達される熱量は著しく減少する。図中、矢印Ｈ６及び矢印Ｈ７の矢印の大きさがその変化を模式的に表している。

第１部材６３１の吸気導入壁面６３ａは常温の吸気に曝されているため、第１部材６３１の熱は図４の矢印Ｈ８に示すように、インペラ６５の上流側である吸気導入部ＩＡに放出される。第１部材６３１は第１熱伝導率を有しており、吸収した熱量を直ちに第１部材６３１中に拡散するので、第１部材６３１が吸収した熱量は、効率よく吸気経路中に放熱され得る。

以上、説明したように、遠心式コンプレッサ６１を備えるターボチャージャ６０は、
シュラウド部ＳＤの壁面（シュラウド壁面６３ｂ）が第１部材６３１により構成され、 少なくともスクロール部ＳＲの外周側内壁面６３ｄ（実際には、更に、吸気上流側内壁面６３ｅ、及び、内周側内壁面６３ｆ）が「第１部材６３１と分離した第２部材６３２」により構成され、
第１部材６３１と第２部材６３２とは「第１部材及び第２部材のいずれよりも熱伝導率の低い断熱部（断熱部材６３３及びエアーギャップＡＧ）を介して連接されている。

従って、圧縮により高温となった空気により加熱される「少なくともスクロール部ＳＲの外周側内壁面（及び、スクロール部ＳＲの他の内壁面）」からの熱を「断熱部」によって「シュラウド部の壁面６３ｂ」へと伝わり難くすることができる。よって、シュラウド壁面６３ｂ（及び圧縮部ＣＰ）の温度上昇が抑制される。従って、圧縮部ＣＰを通過するオイルミスト粒子ＯＭの油分の蒸発が抑制され、オイルミスト粒子ＯＭがディフューザ部ＤＦを通過する時点で粘着性を有するオイルミスト粒子ＯＭへと変化し難くなる。その結果、ディフューザ壁面６３ｃ及びシールプレート６４の吸気上流側の壁面６４ａに堆積するデポジットの量を低減することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照しながら本発明の第２実施形態に係る遠心式コンプレッサ７１を備えるターボチャージャについて説明する。コンプレッサ７１は第１実施形態に係るコンプレッサ６１と同様の「内燃機関１０の吸気通路の部位」に配設される。コンプレッサ７１は、第１実施形態に係る第１部材６３１と同一材料からなるが形状が相違する第１部材７３１と、第１実施形態に係る第２部材６３２と同一材料からなるが形状が相違する第２部材７３２と、第１実施形態に係る断熱部材６３３と同一部材からなるが形状及び配設位置が相違する断熱部材７３３と、を有する点において、コンプレッサ６１と相違している。

より具体的に述べると、第１部材７３１は、略一定の肉厚を有する略円筒状の部材である。従って、第１部材７３１は、第１実施形態に係る第１部材６３１が有するような鍔部を有しておらず、その断面形状は略Ｌ字状である。第１部材７３１は、「第１部材６３１のシュラウド壁面６３ｂとディフューザ壁面６３ｃとからなる壁面と同じ形状を有する壁面（即ち、シュラウド壁面６３ｂ及びディフューザ壁面６３ｃ）」及び「スクロール部ＳＲの内周側内壁面６３ｆの一部（吸気下流側端部）」を構成している。

第２部材７３２は、第１実施形態に係る第２部材６３２と略同一の形状を備える。但し、第２部材７３２は、第２部材７３２の吸気上流側端面６３ｇの回転軸Ｃに近い側の端部から吸気上流側方向に突出した環状部７３２ａを有する。

第２部材７３２の径方向内側の形状は、第１部材７３１の径方向外側の形状と略同一であり、第２部材７３２の径方向内側と第１部材７３１の径方向外側との間には所定幅のエアギャッップＡＧが形成されている。従って、第２部材７３２の二ヶ所の吸気下流側端部のうち回転軸Ｃに近い側の端部が構成する面は、第１部材７３１の径方向外側に屈曲した部分の吸気上流側端部が構成する面と所定幅を隔てて対向し、係る部分に断熱部材７３３が配設されている。

このように構成されたコンプレッサ７１においては、インペラ６５の回転で吸気が圧縮されることにより、インペラ翼６５１周囲で熱が発生する。この熱は、図６の矢印Ｈ１に示すように、シュラウド壁面６３ｂを介して第１部材７３１へと伝達される。第１部材は第１熱伝導率を有するので、シュラウド壁面６３ｂで受けた熱Ｈ１は直ちに第１部材７３１内に拡散する。

圧縮部ＣＰで圧縮された空気はディフューザ部ＤＦに流入して高温となり、熱が発生する。その熱は図６の矢印Ｈ２に示すように、ディフューザ壁面６３ｃを通って第１部材７３１へと伝達される。第１部材７３１は第１熱伝導率を有するので、ディフューザ部ＤＦで受けた熱Ｈ２は直ちに第１部材７３１内に拡散する。

第２部材７３２は、図６の矢印Ｈ３及び矢印Ｈ４等に示すように、スクロール部ＳＲで発生する熱を受け高温になる。しかしながら、第２部材７３２から第１部材７３１への熱伝達経路上には、第３熱伝導率を有する断熱部材７３３が配設されている。第３熱伝導率は第１熱伝導率及び第２熱伝導率の概ね百分の一以下と低いので、第２部材７３２から第１部材７３１へ伝達される熱量は著しく低下する（矢印Ｈ５及び矢印Ｈ６を参照。）。

更に、第１部材７３１の吸気導入壁面６３ａは常温の空気に曝されているため、第１部材７３１の熱は図６の矢印Ｈ７に示すように吸気経路中（インペラ６５の吸気上流側の空間）に放出される。第１部材７３１は第１熱伝導率を有しているので、第１部材７３１が吸収した熱量は直ちに拡散して、効率よく吸気経路中に放熱され得る。

以上、説明したように、第２実施形態に係るターボチャージャは、遠心式コンプレッサ７１を備える。更に、第１部材７３１は、スクロール部ＳＲの外周側内壁面６３ｄに加えて、「スクロール部ＳＲの内周側内壁面６３ｆ（実際には、更に吸気上流側内壁面６３ｅ）」と、「スクロール部ＳＲの内周側内壁面６３ｆの一部からシュラウド部ＳＤの壁面６３ｂまで延在するディフューザ部の壁面の一部６３ｃ」と、を構成している。

従って、第１実施形態と同様、「少なくともスクロール部ＳＲの外周側内壁面（及び、スクロール部ＳＲの他の内壁面）」からの熱を「断熱部（断熱部材７３３及びエアーギャップＡＧ）」によって「シュラウド部の壁面６３ｂ」へと伝わり難くすることができる。よって、圧縮部ＣＰの温度上昇が抑制されるから、ディフューザ壁面６３ｃ及びシールプレート６４の吸気上流側の壁面６４ａに堆積するデポジットの量を低減することができる。

更に、第１部材７３１は、ディフューザ部の壁面の一部（６３ｃ）を含むため、ディフューザ部の壁面の一部（６３ｃ）もシュラウド部の壁面（６３ｂ）と同時に冷却することができる。よって、空気に混ざって流入してくるオイルミスト粒子ＯＭは、シュラウド部ＳＲ及びディフューザ部ＤＦにおいて（即ち、第１部材７３１により）加熱され難く、比較的低温を保つことができる。従って、ディフューザ部ＤＦへのデポジット堆積量を一層低減することができる。

＜第３実施形態＞
次に、図７を参照しながら本発明の第３実施形態に係る遠心式コンプレッサ８１を備えるターボチャージャについて説明する。遠心式コンプレッサ８１は遠心式コンプレッサ７１と同様の「内燃機関１０の吸気通路の部位」に配設される。遠心式コンプレッサ８１は、第１部材７３１と同一材料からなる第１部材８３１及び第２部材７３２と同一材料からなる第２部材８３２を有する。第１部材８３１及び第２部材８３２の形状は、スクロール部ＳＲの内周側内壁面８３ｆの近傍領域（ディフューザ部ＤＦの吸気上流側に位置する領域、図７においてディフューザ部ＤＦの左側領域、以下「ディフューザ部ＤＦの範囲」と称呼する。）において、第１部材７３１及び第２部材７３２の形状とそれぞれ相違している。更に、遠心式コンプレッサ８１は、断熱部材７３３と同一材料からなる断熱部材８３３を有する。断熱部材８３３は、断熱部材７３３と形状及び配設位置が相違している。

第１部材８３１は、ディフューザ部ＤＦの範囲において、その厚み（第１部材８３１が、インペラ６５の回転軸Ｃと平行な線と交わる長さ）がインペラ６５の回転軸Ｃの中心に向かって厚くなっている。より具体的には、第１部材８３１の厚みは、回転軸Ｃからの距離に反比例する厚みとなるように設定されている。これにより、スクロール部ＳＲからシュラウド壁面６３ｂに向う放熱経路の断面積が略一定となる。
第２部材８３２は、その径方向内側の形状が、第１部材８３１の径方向外側の形状と略一致するように構成されている。
更に、第２部材８３２の径方向内側と第１部材８３１の径方向外側との間には所定幅のエアギャッップＡＧが形成されている

このように構成された遠心式コンプレッサ８１において、
第１部材８３１の放熱経路は、第２実施形態と同様に第１部材８３１のディフューザ壁面６３ｃの最外周部（即ち、スクロール部ＳＲに露呈している第１部材８３１の部分）からシュラウド壁面６３ｂ、そして吸気導入壁６３ａに向かう経路である。

ところで、上記第２実施形態においては、第１部材７３１のディフューザ部ＤＦの範囲の厚み（第１部材７３１が、インペラ６５の回転軸Ｃと平行な線と交わる長さ）は一定である。従って、放熱経路としての断面積は、インペラ６５の回転軸Ｃからの距離に比例して小さくなる。即ち、第１部材７３１の放熱経路としての断面積は、第１部材７３１が受けた熱を伝達する方向に向かって小さくなる。言い換えれば、第１部材７３１の伝熱抵抗は、第１部材７３１が受けた熱を伝達する方向に向かって増加している。

これに対し、第３実施形態においては、上述のように、スクロール部ＳＲからシュラウド部ＳＤに向う放熱経路の断面積が略一定となるので、第１部材８３１の伝熱抵抗は、第１部材８３１が受けた熱を伝達する方向に向かって略同一である。即ち、第１部材８３１の形状は、ディフューザ部ＤＦから受けた熱をシュラウド部ＳＤの方向へ、より伝達し易くしている。

以上、説明したように、第３実施形態に係るターボチャージャは、遠心式コンプレッサ８１を備える。更に第１部材８３１がインペラ６５の中心軸Ｃと平行な線と交わる長さ（第１部材８３１の厚み）が、ディフューザ部ＤＦの範囲において、インペラ６５の中心軸Ｃに近いほど長くなっている（厚みが厚くなっている）。より具体的には、第１部材８３１の厚みは、回転軸Ｃからの距離に反比例する厚みとなるように設定されている。

従って、ディフューザ壁面６３ｃの一部からシュラウド壁面６３ｂに向かう放熱経路の断面積は略一定（即ち、伝熱抵抗は略一定）となるので、前記厚みを略一定とした第２実施形態の第１部材７３１に比べて放熱性を高めることができる。その結果、ディフューザ壁面６３ｃ及びシュラウド壁面６３ｂの温度をより下げることができ、ディフューザ部ＤＦにおけるディフューザ壁面６３ｃ及びシールプレート６４の吸気上流側壁面６４ａへのデポジット堆積量を一層低減することができる。

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る過給機は少なくともシュラウド部にてオイルミストを加熱し難くなるので、ディフューザ部のデポジット堆積量を低減することができる。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において以下に述べる種々の変形例を採用することができる。

（第１変形例）
第１変形例においては、図８に示すように、第１部材６３１と第２部材６３２の境界をすべて断熱部材６３３ａで埋めている。例えば、断熱部材６３３ａをポリフェニリンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂として、モールド成型で製作する。この部品を第２部材６３２に圧入固定した後、第１部材６３１を更に圧入固定する。この方法によれば、ネジ等の締結部材を用いることなく、第１部材６３１及び断熱部材６３３ａを第２部材６３２に固定することができる。

更に、第２部材６３２に第１部材６３１を挿入し、断熱部材６３３ａとして例えばエポキシ樹脂の熱硬化性樹脂を第２部材６３２と第１部材６３１の間に流し入れ、熱硬化性樹脂を固化させることにより、第１部材６３１を固定することができる。

（第２変形例）
第２変形例においては、図９に示すように、第１部材７３１と第２部材７３２の境界をすべて断熱部材７３３ａで埋めている。第２変形例においても、上記の第１変形例のように、断熱部材７３３ａを熱可塑性樹脂を用いてモールド成型する。この部品を第２部材７３２に圧入固定した後、第１部材７３１を更に圧入固定する。又は、第２部材７３２に第１部材７３１を挿入し、この間に断熱部材７３３ａとして熱硬化性樹脂を流し入れ、熱硬化性樹脂を固化させることにより、第１部材７３１を固定することができる。

（第３変形例）
図１０に示した第３変形例においては、第２部材６３２とシールプレート６４とを一体化した第２部材６３４が使用されている。この形態によれば、部品点数を削減することができる。

１０…内燃機関、２０…機関本体部、３０…吸気通路部、４０…排気通路部、５０…ブローバイガス還流装置、６０…ターボチャージャ、６１…コンプレッサ、６２…タービン、６３…コンプレッサハウジング、６３ａ…吸気導入壁面、６３ｂ…シュラウド壁面、６３ｃ…ディフューザ壁面、６３ｄ…スクロール部の外周側内壁面、６３ｅ…スクロール部の吸気上流側内壁面、６３ｆ…スクロール部の内周側内壁面、６３ｇ…スクロール部の吸気上流側端面、６３ｈ…スクロール部の吸気下流側端面、６３１…第1部材、６３２…第２部材、６３３…断熱部材、６４…シールプレート、６４ａ…シールプレートの吸気上流側壁面、６５…インペラ、６５１…インペラ翼、６５２…インペラハブ、ＡＧ…エアギャップ、ＩＡ…吸気導入部、ＳＤ…シュラウド部、ＤＦ…ディフューザ部、ＳＲ…スクロール部、Ｃ…インペラの回転軸。

Claims (5)

1. コンプレッサのインペラハブに形成されたインペラ翼の径方向外側に位置し且つ同インペラ翼に沿う形状を有するシュラウド部の壁面、前記インペラ翼及び前記インペラハブによって形成される圧縮部と、
   前記圧縮部に連通するとともに前記インペラ翼の軸線周りに環状に形成されるディフューザ部と、
   前記ディフューザ部の外周部と連通するとともに前記インペラ翼の軸線周りに環状に形成されるスクロール部と、
   を有する遠心式コンプレッサを備えた過給機において、
   前記シュラウド部の前記壁面が第１部材により構成され、
   少なくとも前記スクロール部の外周側内壁面が前記第１部材と分離した第２部材により構成され、
   前記第１部材と前記第２部材とは同第１部材及び同第２部材のいずれよりも熱伝導率の低い断熱部を介して連接され、前記断熱部により前記第２部材の熱が前記シュラウド部の前記壁面へと伝わり難くするように構成されている、
   ことを特徴とする過給機。
2. 請求項１に記載の過給機において、
   前記第２部材は、前記スクロール部の外周側内壁面に加えて、前記スクロール部の内周側内壁面と、前記内周側内壁面の一部から前記シュラウド部の前記壁面まで延在する前記ディフューザ部の壁面の一部と、を構成していることを特徴とする過給機。
3. 請求項１に記載の過給機において、
   前記第１部材は、前記シュラウド部の前記壁面に加えて、前記スクロール部の内周側内壁面の一部と、前記内周側内壁面の一部から前記シュラウド部の前記壁面まで延在する前記ディフューザ部の壁面の一部と、を構成していることを特徴とする過給機。
4. 請求項３に記載の過給機において、
   前記第１部材が前記インペラ翼の軸線と平行な線と交わる長さが、前記ディフューザ部の範囲において、前記インペラ翼の軸線に近いほど長くなることを特徴とする過給機。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の過給機であって、
   クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流させるブローバイガス通路部を備える内燃機関に適用され、
   前記コンプレッサが、前記吸気通路であって前記ブローバイガス通路と前記吸気通路との接続部よりも下流側に配設されている、過給機。

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