JPH10311222A - ターボチャージャの製造方法 - Google Patents
ターボチャージャの製造方法Info
- Publication number
- JPH10311222A JPH10311222A JP9122590A JP12259097A JPH10311222A JP H10311222 A JPH10311222 A JP H10311222A JP 9122590 A JP9122590 A JP 9122590A JP 12259097 A JP12259097 A JP 12259097A JP H10311222 A JPH10311222 A JP H10311222A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- turbine
- carbon
- composite material
- turbocharger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5057—Carbides
- C04B41/5059—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低速運転時に速慣性モーメントによる回転加
速時間の遅れを小さく抑え、且つ酸化による劣化を防止
するターボチャージャの製造方法及びターボチャージャ
を提供する。 【解決手段】 炭素繊維・炭素複合材製のタービン１０
は、セラミックス製のタービンより密度を小さくでき
る。この結果、慣性モーメントを十分に小さくすること
ができる。また、炭素繊維・炭素複合材１１の表面に、
耐酸化性の炭化けい素皮膜１２を施したので、排気ガス
の熱で高温になっても、酸化を防止することができる。
速時間の遅れを小さく抑え、且つ酸化による劣化を防止
するターボチャージャの製造方法及びターボチャージャ
を提供する。 【解決手段】 炭素繊維・炭素複合材製のタービン１０
は、セラミックス製のタービンより密度を小さくでき
る。この結果、慣性モーメントを十分に小さくすること
ができる。また、炭素繊維・炭素複合材１１の表面に、
耐酸化性の炭化けい素皮膜１２を施したので、排気ガス
の熱で高温になっても、酸化を防止することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮空気をエンジン
に供給するターボチャージャの製造方法に関する。
に供給するターボチャージャの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボチャージャは、排気ガスでタービ
ンを回転することによりインペラを回転し、このインペ
ラの回転で空気を圧縮してエンジンに供給することによ
り、排気容積当りのエンジン出力を向上させるものであ
る。このターボチャージャのタービンは、例えばニッケ
ル系耐熱合金製やセラミックス製のものが知られてい
る。
ンを回転することによりインペラを回転し、このインペ
ラの回転で空気を圧縮してエンジンに供給することによ
り、排気容積当りのエンジン出力を向上させるものであ
る。このターボチャージャのタービンは、例えばニッケ
ル系耐熱合金製やセラミックス製のものが知られてい
る。
【０００３】ニッケル系耐熱合金製のタービンは、密度
（７．９ｇ／ｃｍ3）が大きいので慣性モーメントも大
きくなり、例えばタービンの回転数を急激に増加させる
とき、大きな速慣性モーメントで回転加速時間の遅れ
（以下、「ターボラグ」という。）が発生する。一方、
セラミックス製のタービンは、ニッケル系耐熱合金製の
タービンより密度（３．１〜３．４ｇ／ｃｍ3）が小さ
いので、例えばタービンの回転数を急激に増加させると
き、慣性モーメントを小さくしてターボラグを小さくす
ることができる。
（７．９ｇ／ｃｍ3）が大きいので慣性モーメントも大
きくなり、例えばタービンの回転数を急激に増加させる
とき、大きな速慣性モーメントで回転加速時間の遅れ
（以下、「ターボラグ」という。）が発生する。一方、
セラミックス製のタービンは、ニッケル系耐熱合金製の
タービンより密度（３．１〜３．４ｇ／ｃｍ3）が小さ
いので、例えばタービンの回転数を急激に増加させると
き、慣性モーメントを小さくしてターボラグを小さくす
ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックス
製のタービンも、密度を十分に小さくできないので、例
えば低速運転時にタービンの回転数を急激に増加させた
とき、タービンの慣性モーメントで比較的大きなターボ
ラグが発生する。この結果、低速運転においてエンジン
の加速応答性が悪くなる。
製のタービンも、密度を十分に小さくできないので、例
えば低速運転時にタービンの回転数を急激に増加させた
とき、タービンの慣性モーメントで比較的大きなターボ
ラグが発生する。この結果、低速運転においてエンジン
の加速応答性が悪くなる。
【０００５】そこで、本発明の目的は、低速運転時にお
いてターボチャージャのターボラグを小さく抑える技術
を提供することにある。
いてターボチャージャのターボラグを小さく抑える技術
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１は、タービンをシャフトを介してイ
ンペラに連結したターボチャージャの製造方法であっ
て、炭素繊維に炭素粉を含浸する工程と、この炭素繊維
でタービンを成形する工程と、このタービンを焼成して
炭素繊維・炭素複合材にする工程と、この複合材の表面
を炭化けい素の皮膜で覆う工程とからなることを特徴と
する。
に本発明の請求項１は、タービンをシャフトを介してイ
ンペラに連結したターボチャージャの製造方法であっ
て、炭素繊維に炭素粉を含浸する工程と、この炭素繊維
でタービンを成形する工程と、このタービンを焼成して
炭素繊維・炭素複合材にする工程と、この複合材の表面
を炭化けい素の皮膜で覆う工程とからなることを特徴と
する。
【０００７】炭素繊維・炭素複合材製のタービンは、セ
ラミックス製のタービンより密度を小さくできる。この
結果、慣性モーメントを十分に小さくすることができる
ので、低速運転時においても、速慣性モーメントによる
ターボラグを小さく抑えることができる。また、炭素繊
維・炭素複合材の表面に、耐酸化性の炭化けい素皮膜を
施したので、排気ガスの熱で高温になっても、酸化によ
る劣化を防止することができる。
ラミックス製のタービンより密度を小さくできる。この
結果、慣性モーメントを十分に小さくすることができる
ので、低速運転時においても、速慣性モーメントによる
ターボラグを小さく抑えることができる。また、炭素繊
維・炭素複合材の表面に、耐酸化性の炭化けい素皮膜を
施したので、排気ガスの熱で高温になっても、酸化によ
る劣化を防止することができる。
【０００８】請求項２は、タービンをシャフトを介して
インペラに連結したターボチャージャの製造方法であっ
て、炭素繊維に炭素粉を含浸する工程と、この炭素繊維
でタービンを成形する工程と、このタービンを焼成して
炭素繊維・炭素複合材にする工程と、この複合材の表面
をモリブデン、タングステン又はタングステンカーバイ
ドで覆う中間皮膜工程と、覆われた中間皮膜を炭化けい
素の皮膜で覆う工程とからなることを特徴とする。
インペラに連結したターボチャージャの製造方法であっ
て、炭素繊維に炭素粉を含浸する工程と、この炭素繊維
でタービンを成形する工程と、このタービンを焼成して
炭素繊維・炭素複合材にする工程と、この複合材の表面
をモリブデン、タングステン又はタングステンカーバイ
ドで覆う中間皮膜工程と、覆われた中間皮膜を炭化けい
素の皮膜で覆う工程とからなることを特徴とする。
【０００９】中間皮膜で炭素繊維・炭素複合材と炭化け
い素皮膜との熱膨張差を緩和することにより、排気ガス
の熱でタービンを高温にしたときに、炭化けい素皮膜の
剥がれや割れの発生を抑えることができる。
い素皮膜との熱膨張差を緩和することにより、排気ガス
の熱でタービンを高温にしたときに、炭化けい素皮膜の
剥がれや割れの発生を抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係るターボチャージャ（第
１実施の形態）の斜視図である。ターボチャージャ１
は、排気ガス入口２及び排気ガス出口３を設けたタービ
ンハウジング４と、このタービンハウジング４にセンタ
ーハウジング５を介して取付けたコンプレッサハウジン
グ６と、前記タービンハウジング４内に格納したタービ
ン１０と、このタービン１０に取付けてセンターハウジ
ング５に回転可能に支持したシャフト２０と、このシャ
フト２０に取付けてコンプレッサハウジング６内に格納
したインペラ２２とからなる。なお、２５，２５はフル
フロートベアリング、２６はフルフロートベアリングに
潤滑用オイルを供給するためのオイル流路、２８は吸入
空気入口、２９は圧縮空気出口である。
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係るターボチャージャ（第
１実施の形態）の斜視図である。ターボチャージャ１
は、排気ガス入口２及び排気ガス出口３を設けたタービ
ンハウジング４と、このタービンハウジング４にセンタ
ーハウジング５を介して取付けたコンプレッサハウジン
グ６と、前記タービンハウジング４内に格納したタービ
ン１０と、このタービン１０に取付けてセンターハウジ
ング５に回転可能に支持したシャフト２０と、このシャ
フト２０に取付けてコンプレッサハウジング６内に格納
したインペラ２２とからなる。なお、２５，２５はフル
フロートベアリング、２６はフルフロートベアリングに
潤滑用オイルを供給するためのオイル流路、２８は吸入
空気入口、２９は圧縮空気出口である。
【００１１】タービン１０は、排気ガス入口２からター
ビンハウジング４内に流入した排気ガスで回転するもの
で、この回転力でインペラ２２を回転させる部材であ
る。なお、タービン１０については図２で詳しく説明す
る。インペラ２２は、コンプレッサハウジング６の吸入
空気入口２８から空気を取入れて圧縮し、この圧縮空気
を圧縮空気出口２９から図示しないエンジンに供給する
部材である。
ビンハウジング４内に流入した排気ガスで回転するもの
で、この回転力でインペラ２２を回転させる部材であ
る。なお、タービン１０については図２で詳しく説明す
る。インペラ２２は、コンプレッサハウジング６の吸入
空気入口２８から空気を取入れて圧縮し、この圧縮空気
を圧縮空気出口２９から図示しないエンジンに供給する
部材である。
【００１２】図２は本発明に係るタービン（第１実施の
形態）の側面図であり、要部を断面で示した図である。
タービン１０は、炭素繊維・炭素複合材料１１の表面に
炭化けい素（ＳｉＣ）皮膜１２を施した部材である。こ
のタービン１０は、外周に取付け溝１４…（１本のみを
図示する。）を設けたハブ１５と、これらの取付け溝１
４…内に取付けたブレード１７…とからなる。１６は、
ハブ１５の右端（後端）に形成した突起１６であり、突
起１６はシャフト２０の凹部２０ａ内に嵌合した部材で
ある。
形態）の側面図であり、要部を断面で示した図である。
タービン１０は、炭素繊維・炭素複合材料１１の表面に
炭化けい素（ＳｉＣ）皮膜１２を施した部材である。こ
のタービン１０は、外周に取付け溝１４…（１本のみを
図示する。）を設けたハブ１５と、これらの取付け溝１
４…内に取付けたブレード１７…とからなる。１６は、
ハブ１５の右端（後端）に形成した突起１６であり、突
起１６はシャフト２０の凹部２０ａ内に嵌合した部材で
ある。
【００１３】以上に述べた本発明に係るターボチャージ
ャ（第１実施の形態）の製造方法を次に説明する。な
お、説明をわかり易くするために、図３、図４（ａ）〜
（ｅ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を併せて説明する。図３
は本発明に係るターボチャージャ（第１実施の形態）の
製造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ×
×はステップ番号を示す。図４（ａ）〜（ｅ）は本発明
に係るターボチャージャ（第１実施の形態）の製造方法
の第１説明図、図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るター
ボチャージャ（第１実施の形態）の製造方法の第２説明
図である。
ャ（第１実施の形態）の製造方法を次に説明する。な
お、説明をわかり易くするために、図３、図４（ａ）〜
（ｅ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を併せて説明する。図３
は本発明に係るターボチャージャ（第１実施の形態）の
製造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ×
×はステップ番号を示す。図４（ａ）〜（ｅ）は本発明
に係るターボチャージャ（第１実施の形態）の製造方法
の第１説明図、図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るター
ボチャージャ（第１実施の形態）の製造方法の第２説明
図である。
【００１４】ＳＴ０１の炭素繊維に炭素粉を含浸する工
程を説明する。図４（ａ）に示すように、ポリアクリロ
ニトリル系（ＰＡＮ系）炭素繊維や、ピッチ系炭素繊維
をマトリックス材に埋込んだ後、炭素粉を含浸させて乾
燥させることにより半硬化状のプリプレグ３０をつく
る。なお、プリプレグ３０中の炭素繊維は、短繊維を３
次元にランダム配列したものであり、マトリックス材は
フェノール樹脂、フラン樹脂又はピッチを使用した。
程を説明する。図４（ａ）に示すように、ポリアクリロ
ニトリル系（ＰＡＮ系）炭素繊維や、ピッチ系炭素繊維
をマトリックス材に埋込んだ後、炭素粉を含浸させて乾
燥させることにより半硬化状のプリプレグ３０をつく
る。なお、プリプレグ３０中の炭素繊維は、短繊維を３
次元にランダム配列したものであり、マトリックス材は
フェノール樹脂、フラン樹脂又はピッチを使用した。
【００１５】ＳＴ０２；図４（ｂ）に示すように、プリ
プレグ３０から炭素繊維ハブ３１を射出成形する。な
お、成形方法は、射出成形に限らず、例えば圧縮成形で
も可能である。 ＳＴ０３；図４（ｃ）に示すように、プリプレグ３０か
ら炭素繊維ブレードをプレス成形する。なお、成形方法
は、プレス成形に限らず、例えばオートクレーブ成形で
も可能である。
プレグ３０から炭素繊維ハブ３１を射出成形する。な
お、成形方法は、射出成形に限らず、例えば圧縮成形で
も可能である。 ＳＴ０３；図４（ｃ）に示すように、プリプレグ３０か
ら炭素繊維ブレードをプレス成形する。なお、成形方法
は、プレス成形に限らず、例えばオートクレーブ成形で
も可能である。
【００１６】ＳＴ０４のタービンを成形する工程を説明
する。図４（ｄ）に示すように、炭素繊維ハブ３１の取
付け溝１４…に炭素繊維ブレード３３…を取付けて、炭
素繊維ハブ３１の外周に炭素繊維ブレード３３…を接合
して炭素繊維タービンを作る。炭素繊維ハブ３１の取付
け溝１４…に炭素繊維ブレード３３…を同一のマトリッ
クス材の接着で取付ける。
する。図４（ｄ）に示すように、炭素繊維ハブ３１の取
付け溝１４…に炭素繊維ブレード３３…を取付けて、炭
素繊維ハブ３１の外周に炭素繊維ブレード３３…を接合
して炭素繊維タービンを作る。炭素繊維ハブ３１の取付
け溝１４…に炭素繊維ブレード３３…を同一のマトリッ
クス材の接着で取付ける。
【００１７】ＳＴ０５の炭素繊維・炭素複合材を焼成す
る工程を説明する。図４（ｅ）に示すように、炭素繊維
タービン３５を真空中又は不活性ガス中で焼成（焼成温
度：２０００〜３０００℃）して炭素繊維・炭素複合材
１１にする。 ＳＴ０６；図５（ａ）に示すように、炭素繊維・炭素複
合材１１をシリコン粉体３７中に浸漬にする。
る工程を説明する。図４（ｅ）に示すように、炭素繊維
タービン３５を真空中又は不活性ガス中で焼成（焼成温
度：２０００〜３０００℃）して炭素繊維・炭素複合材
１１にする。 ＳＴ０６；図５（ａ）に示すように、炭素繊維・炭素複
合材１１をシリコン粉体３７中に浸漬にする。
【００１８】ＳＴ０７の炭化けい素皮膜を施す工程を説
明する。図５（ｂ）に示すように、シリコン粉体中に浸
漬した炭素繊維・炭素複合材１１を真空中で約１時間含
浸反応処理（処理温度：１６００℃）して炭素繊維・炭
素複合材１１の表面に、膜厚２０〜１００μｍの炭化け
い素皮膜１２を施す。なお、皮膜処理は、含浸反応処理
に限らず、例えば真空蒸着による物理蒸着（physical v
apor deposition,ＰＶＤ）で炭化けい素皮膜１２を施し
てもよい。 ＳＴ０８；図５（ｃ）に示すように、タービン１０をシ
ャフト２０に取付ける。
明する。図５（ｂ）に示すように、シリコン粉体中に浸
漬した炭素繊維・炭素複合材１１を真空中で約１時間含
浸反応処理（処理温度：１６００℃）して炭素繊維・炭
素複合材１１の表面に、膜厚２０〜１００μｍの炭化け
い素皮膜１２を施す。なお、皮膜処理は、含浸反応処理
に限らず、例えば真空蒸着による物理蒸着（physical v
apor deposition,ＰＶＤ）で炭化けい素皮膜１２を施し
てもよい。 ＳＴ０８；図５（ｃ）に示すように、タービン１０をシ
ャフト２０に取付ける。
【００１９】以下に、本発明に係るターボチャージャの
特性を表１を参照の上説明する。
特性を表１を参照の上説明する。
【００２０】
【表１】
【００２１】比較例１は、インコネル７１３Ｃ（Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ合金）で形成した合金製タービンである。な
お、成分はＮｉ：７２．０％、Ｃｒ：１２．５％、Ｆ
ｅ：２．５％である。比較例２は、窒化けい素（Ｓｉ3
Ｎ4）で形成したセラミックス製タービンである。実施
例１は、炭素繊維・炭素複合材で形成した本発明に係る
タービン１０（図２参照）である。
Ｃｒ−Ｆｅ合金）で形成した合金製タービンである。な
お、成分はＮｉ：７２．０％、Ｃｒ：１２．５％、Ｆ
ｅ：２．５％である。比較例２は、窒化けい素（Ｓｉ3
Ｎ4）で形成したセラミックス製タービンである。実施
例１は、炭素繊維・炭素複合材で形成した本発明に係る
タービン１０（図２参照）である。
【００２２】比較例１の密度は７．９ｇ／ｃｍ3、比較
例２の密度は３．１〜３．４ｇ／ｃｍ3、実施例１の密
度は１．７〜２．２ｇ／ｃｍ3である。実施例１の密度
は、比較例１の密度の約１／４、比較例２の密度の約１
／２である。また、比較例１の慣性モーメントは０．３
２０×１０-3ｋｇｃｍ2、比較例２の慣性モーメントは
０．１７７×１０-3ｋｇｃｍ2、実施例１の慣性モーメ
ントは０．１００×１０-3ｋｇｃｍ2である。実施例１
の慣性モーメントは、比較例１の慣性モーメントの約１
／３、比較例２の慣性モーメントの約１／２である。
例２の密度は３．１〜３．４ｇ／ｃｍ3、実施例１の密
度は１．７〜２．２ｇ／ｃｍ3である。実施例１の密度
は、比較例１の密度の約１／４、比較例２の密度の約１
／２である。また、比較例１の慣性モーメントは０．３
２０×１０-3ｋｇｃｍ2、比較例２の慣性モーメントは
０．１７７×１０-3ｋｇｃｍ2、実施例１の慣性モーメ
ントは０．１００×１０-3ｋｇｃｍ2である。実施例１
の慣性モーメントは、比較例１の慣性モーメントの約１
／３、比較例２の慣性モーメントの約１／２である。
【００２３】このように、実施例１の密度及び慣性モー
メントは比較例１や比較例２より小さいので、低速運転
時においても、速慣性モーメントによるターボラグを小
さく抑えることができる。また、実施例１は、図２に示
すように炭素繊維・炭素複合材１１の表面に、耐酸化性
の炭化けい素皮膜１２を施したので、排気ガスの熱で高
温になっても、酸化による劣化を防止することができ
る。
メントは比較例１や比較例２より小さいので、低速運転
時においても、速慣性モーメントによるターボラグを小
さく抑えることができる。また、実施例１は、図２に示
すように炭素繊維・炭素複合材１１の表面に、耐酸化性
の炭化けい素皮膜１２を施したので、排気ガスの熱で高
温になっても、酸化による劣化を防止することができ
る。
【００２４】次に、本発明に係るターボチャージャのブ
レード接合部の強度について表２及び図６を参照の上説
明する。図６は本発明に係るブレード（第１実施の形
態）の取付け状態の説明図である。
レード接合部の強度について表２及び図６を参照の上説
明する。図６は本発明に係るブレード（第１実施の形
態）の取付け状態の説明図である。
【００２５】
【表２】
【００２６】密度：１．７〜２．２ｇ／ｃｍ3、タービ
ン外径Ｄ：５０ｍｍのタービン１０（図２参照）を、回
転数：２２×１０4ｒｐｍで回転したとき、ブレード接
合部３８の最大遠心応力は９６ＭＰａになる。一方、炭
素繊維・炭素複合材同士の接合部は、強度：６０ＭＰａ
であり、ブレード接合部３８の最大遠心応力は９６ＭＰ
ａより小さい。しかし、ハブ１５の外周に取付け溝１４
を設けて、この取付け溝１４にブレード１７を取付けた
のでハブ１５に対するブレード１７の接合面積Ｓ（斜線
で示す範囲）を大きくすることができる。この結果、ブ
レード接合部３８の強度を、ブレード接合部３８の最大
遠心応力９６ＭＰａより大きく設定することができる。
本発明においては、ブレード接合部３８の強度を、９６
ＭＰａの２倍（１９２ＭＰａ）になるように、ハブ１５
に対するブレード１７の接合面積Ｓを設定した。
ン外径Ｄ：５０ｍｍのタービン１０（図２参照）を、回
転数：２２×１０4ｒｐｍで回転したとき、ブレード接
合部３８の最大遠心応力は９６ＭＰａになる。一方、炭
素繊維・炭素複合材同士の接合部は、強度：６０ＭＰａ
であり、ブレード接合部３８の最大遠心応力は９６ＭＰ
ａより小さい。しかし、ハブ１５の外周に取付け溝１４
を設けて、この取付け溝１４にブレード１７を取付けた
のでハブ１５に対するブレード１７の接合面積Ｓ（斜線
で示す範囲）を大きくすることができる。この結果、ブ
レード接合部３８の強度を、ブレード接合部３８の最大
遠心応力９６ＭＰａより大きく設定することができる。
本発明においては、ブレード接合部３８の強度を、９６
ＭＰａの２倍（１９２ＭＰａ）になるように、ハブ１５
に対するブレード１７の接合面積Ｓを設定した。
【００２７】次に、第２実施の形態を説明する。図７は
本発明に係るタービン（第２実施の形態）の側面図であ
り、要部を断面で示した図である。なお、第１実施の形
態と同一部材については同一符号を付して説明を省略す
る。タービン４０は、ハブ４１及びブレード４２…を炭
素繊維・炭素複合材１１で一体に成形したもので、表面
にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又はタング
ステンカーバイド（ＷＣ）の中間皮膜４３を施し、この
中間皮膜４３に炭化けい素皮膜１２を施したことを特徴
とする。
本発明に係るタービン（第２実施の形態）の側面図であ
り、要部を断面で示した図である。なお、第１実施の形
態と同一部材については同一符号を付して説明を省略す
る。タービン４０は、ハブ４１及びブレード４２…を炭
素繊維・炭素複合材１１で一体に成形したもので、表面
にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又はタング
ステンカーバイド（ＷＣ）の中間皮膜４３を施し、この
中間皮膜４３に炭化けい素皮膜１２を施したことを特徴
とする。
【００２８】モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）
又はタングステンカーバイド（ＷＣ）の中間皮膜４３で
炭素繊維・炭素複合材１１と炭化けい素皮膜１２との熱
応力を緩和することにより、炭化けい素皮膜１２の剥離
や割れの発生を抑えることができる。中間皮膜４３で炭
素繊維・炭素複合材１１と炭化けい素皮膜１２との熱応
力を緩和することができる理由は、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）又はタングステンカーバイド
（ＷＣ）は、炭素とのぬれ性が良好で高融点で熱膨張係
数が小さいからである。
又はタングステンカーバイド（ＷＣ）の中間皮膜４３で
炭素繊維・炭素複合材１１と炭化けい素皮膜１２との熱
応力を緩和することにより、炭化けい素皮膜１２の剥離
や割れの発生を抑えることができる。中間皮膜４３で炭
素繊維・炭素複合材１１と炭化けい素皮膜１２との熱応
力を緩和することができる理由は、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）又はタングステンカーバイド
（ＷＣ）は、炭素とのぬれ性が良好で高融点で熱膨張係
数が小さいからである。
【００２９】以上に述べた本発明に係るターボチャージ
ャ（第２実施の形態）の製造方法を次に説明する。な
お、説明をわかり易くするために、図８及び図９（ａ）
〜（ｆ）を併せて説明する。図８は本発明に係るターボ
チャージャ（第２実施の形態）の製造方法を説明するフ
ローチャートである。図９（ａ）〜（ｆ）は本発明に係
るターボチャージャ（第２実施の形態）の製造方法の説
明図である。
ャ（第２実施の形態）の製造方法を次に説明する。な
お、説明をわかり易くするために、図８及び図９（ａ）
〜（ｆ）を併せて説明する。図８は本発明に係るターボ
チャージャ（第２実施の形態）の製造方法を説明するフ
ローチャートである。図９（ａ）〜（ｆ）は本発明に係
るターボチャージャ（第２実施の形態）の製造方法の説
明図である。
【００３０】ＳＴ１０の炭素繊維に炭素粉を含浸する工
程を説明する。図９（ａ）に示すように、ポリアクリロ
ニトリル系（ＰＡＮ系）炭素繊維や、ピッチ系炭素繊維
をマトリックス材に埋込んだ後、炭素粉を含浸させて乾
燥させることにより半硬化状のプリプレグ３０をつく
る。なお、プリプレグ３０中の炭素繊維は、短繊維を３
次元にランダム配列したものであり、マトリックス材は
フェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチを使用した。
程を説明する。図９（ａ）に示すように、ポリアクリロ
ニトリル系（ＰＡＮ系）炭素繊維や、ピッチ系炭素繊維
をマトリックス材に埋込んだ後、炭素粉を含浸させて乾
燥させることにより半硬化状のプリプレグ３０をつく
る。なお、プリプレグ３０中の炭素繊維は、短繊維を３
次元にランダム配列したものであり、マトリックス材は
フェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチを使用した。
【００３１】ＳＴ１１のタービンを成形する工程を説明
する。図９（ｂ）に示すように、プリプレグ３０から炭
素繊維タービン４５を射出成形する。ＳＴ１２の炭素繊
維・炭素複合材を焼成する工程を説明する。図９（ｃ）
に示すように、炭素繊維タービン４５を真空中又は不活
性ガス中に配置し、２０００〜３０００℃で焼成して炭
素繊維・炭素複合材４６にする。
する。図９（ｂ）に示すように、プリプレグ３０から炭
素繊維タービン４５を射出成形する。ＳＴ１２の炭素繊
維・炭素複合材を焼成する工程を説明する。図９（ｃ）
に示すように、炭素繊維タービン４５を真空中又は不活
性ガス中に配置し、２０００〜３０００℃で焼成して炭
素繊維・炭素複合材４６にする。
【００３２】ＳＴ１３の中間皮膜を施す工程を説明す
る。図９（ｄ）に示すように、炭素繊維・炭素複合材４
６の表面に、例えばプラズマ化学蒸着による化学蒸着
（chemical vapor deposition,ＣＶＤ）で、膜厚２０μ
ｍのモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又はタン
グステンカーバイド（ＷＣ）の中間皮膜４３を施す。な
お、中間皮膜４３は化学蒸着に限らず、例えば溶射法で
行うことも可能である。ＳＴ１４の炭化けい素皮膜を施
す工程を説明する。図９（ｅ）に示すように、中間皮膜
４６に、例えば真空蒸着による物理蒸着で、膜厚５０μ
ｍの炭化けい素皮膜１２を施す。 ＳＴ１５；図９（ｆ）に示すように、タービン４０をシ
ャフト２０に取付ける。
る。図９（ｄ）に示すように、炭素繊維・炭素複合材４
６の表面に、例えばプラズマ化学蒸着による化学蒸着
（chemical vapor deposition,ＣＶＤ）で、膜厚２０μ
ｍのモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又はタン
グステンカーバイド（ＷＣ）の中間皮膜４３を施す。な
お、中間皮膜４３は化学蒸着に限らず、例えば溶射法で
行うことも可能である。ＳＴ１４の炭化けい素皮膜を施
す工程を説明する。図９（ｅ）に示すように、中間皮膜
４６に、例えば真空蒸着による物理蒸着で、膜厚５０μ
ｍの炭化けい素皮膜１２を施す。 ＳＴ１５；図９（ｆ）に示すように、タービン４０をシ
ャフト２０に取付ける。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、炭素繊維・炭素複合材製のタービン
は、セラミックス製のタービンより密度を小さくでき
る。従って、慣性モーメントを十分に小さくすることが
できるので、低速運転時においても、速慣性モーメント
によるターボラグを小さく抑えることができる。この結
果、エンジンの加速応答性を良くすることができる。ま
た、炭素繊維・炭素複合材の表面に、耐酸化性の炭化け
い素皮膜を施したので、排気ガスの熱で高温になって
も、酸化による劣化を防止することができる。この結
果、タービンの耐久性が向上する。
する。請求項１は、炭素繊維・炭素複合材製のタービン
は、セラミックス製のタービンより密度を小さくでき
る。従って、慣性モーメントを十分に小さくすることが
できるので、低速運転時においても、速慣性モーメント
によるターボラグを小さく抑えることができる。この結
果、エンジンの加速応答性を良くすることができる。ま
た、炭素繊維・炭素複合材の表面に、耐酸化性の炭化け
い素皮膜を施したので、排気ガスの熱で高温になって
も、酸化による劣化を防止することができる。この結
果、タービンの耐久性が向上する。
【００３４】請求項２は、中間皮膜で炭素繊維・炭素複
合材と炭化けい素皮膜との熱膨張差を緩和することによ
り、排気ガスの熱でタービンを高温にしたときに、炭化
けい素皮膜の剥がれや割れの発生を抑えることができ
る。この結果、タービンの耐久性が向上する。
合材と炭化けい素皮膜との熱膨張差を緩和することによ
り、排気ガスの熱でタービンを高温にしたときに、炭化
けい素皮膜の剥がれや割れの発生を抑えることができ
る。この結果、タービンの耐久性が向上する。
【図１】本発明に係るターボチャージャ（第１実施の形
態）の斜視図
態）の斜視図
【図２】本発明に係るタービン（第１実施の形態）の側
面図
面図
【図３】本発明に係るターボチャージャ（第１実施の形
態）の製造方法を説明するフローチャート
態）の製造方法を説明するフローチャート
【図４】本発明に係るターボチャージャ（第１実施の形
態）の製造方法の第１説明図
態）の製造方法の第１説明図
【図５】本発明に係るターボチャージャ（第１実施の形
態）の製造方法の第２説明図
態）の製造方法の第２説明図
【図６】本発明に係るブレード（第１実施の形態）の取
付け状態の説明図
付け状態の説明図
【図７】本発明に係るタービン（第２実施の形態）の側
面図
面図
【図８】本発明に係るターボチャージャ（第２実施の形
態）の製造方法を説明するフローチャート
態）の製造方法を説明するフローチャート
【図９】本発明に係るターボチャージャ（第２実施の形
態）の製造方法の説明図
態）の製造方法の説明図
１…ターボチャージャ、１０，４０…タービン、１１，
４６…炭素繊維・炭素複合材、１２…炭化けい素皮膜、
２０…シャフト、２２…インペラ、４３…中間皮膜。
４６…炭素繊維・炭素複合材、１２…炭化けい素皮膜、
２０…シャフト、２２…インペラ、４３…中間皮膜。
Claims (2)
- 【請求項１】 タービンをシャフトを介してインペラに
連結したターボチャージャの製造方法であって、炭素繊
維に炭素粉を含浸する工程と、この炭素繊維でタービン
を成形する工程と、このタービンを焼成して炭素繊維・
炭素複合材にする工程と、この複合材の表面を炭化けい
素の皮膜で覆う工程とからなるターボチャージャの製造
方法。 - 【請求項２】 タービンをシャフトを介してインペラに
連結したターボチャージャの製造方法であって、炭素繊
維に炭素粉を含浸する工程と、この炭素繊維でタービン
を成形する工程と、このタービンを焼成して炭素繊維・
炭素複合材にする工程と、この複合材の表面をモリブデ
ン、タングステン又はタングステンカーバイドで覆う中
間皮膜工程と、覆われた中間皮膜を炭化けい素の皮膜で
覆う工程とからなるターボチャージャの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9122590A JPH10311222A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | ターボチャージャの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9122590A JPH10311222A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | ターボチャージャの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10311222A true JPH10311222A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14839698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9122590A Pending JPH10311222A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | ターボチャージャの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10311222A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10063653C2 (de) * | 2000-12-20 | 2002-12-12 | Daimler Chrysler Ag | Ladepumpe, insbesondere Abgasturbolader |
| EP1396621A1 (en) * | 2001-05-10 | 2004-03-10 | Soghi Kogyo Co., Ltd. | Surface-reformed exhaust gas guide assembly of vgs type turbo charger, and method of surface-reforming component member thereof |
| JP2014511452A (ja) * | 2011-02-25 | 2014-05-15 | ベンディックス コマーシャル ビークル システムズ エルエルシー | 空気圧ブースタシステムを搭載した車両を作動させる方法 |
| JP2015532376A (ja) * | 2012-09-26 | 2015-11-09 | スネクマ | 球状根元部を有する複合材料製タービンエンジンブレード |
| CN108516852A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-09-11 | 中南大学 | 一种碳-碳化硅双元基体碳纤维复合材料、其制备方法及应用 |
| US10975878B2 (en) | 2016-03-03 | 2021-04-13 | Ihi Corporation | Rotary machine |
-
1997
- 1997-05-13 JP JP9122590A patent/JPH10311222A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10063653C2 (de) * | 2000-12-20 | 2002-12-12 | Daimler Chrysler Ag | Ladepumpe, insbesondere Abgasturbolader |
| EP1396621A1 (en) * | 2001-05-10 | 2004-03-10 | Soghi Kogyo Co., Ltd. | Surface-reformed exhaust gas guide assembly of vgs type turbo charger, and method of surface-reforming component member thereof |
| EP1396621A4 (en) * | 2001-05-10 | 2007-06-13 | Akita Fine Blanking Co Ltd | EXHAUST GAS GUIDE ASSEMBLY WITH SURFACE REFORMED IN A VGS TYPE TURBOCHARGER AND METHOD FOR SURFACE REFORMING COMPONENT ELEMENTS OF THIS ASSEMBLY |
| JP2014511452A (ja) * | 2011-02-25 | 2014-05-15 | ベンディックス コマーシャル ビークル システムズ エルエルシー | 空気圧ブースタシステムを搭載した車両を作動させる方法 |
| JP2015532376A (ja) * | 2012-09-26 | 2015-11-09 | スネクマ | 球状根元部を有する複合材料製タービンエンジンブレード |
| US10975878B2 (en) | 2016-03-03 | 2021-04-13 | Ihi Corporation | Rotary machine |
| CN108516852A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-09-11 | 中南大学 | 一种碳-碳化硅双元基体碳纤维复合材料、其制备方法及应用 |
| CN108516852B (zh) * | 2018-04-08 | 2020-06-26 | 中南大学 | 一种碳-碳化硅双元基体碳纤维复合材料、其制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9506355B2 (en) | Turbine engine blade or vane made of composite material, turbine nozzle or compressor stator incorporating such vanes and method of fabricating same | |
| US9175571B2 (en) | Connecting system for metal components and CMC components, a turbine blade retaining system and a rotating component retaining system | |
| JP5976311B2 (ja) | セラミック基材料を含むタービンエアフォイル部品とその製造工程 | |
| US6709230B2 (en) | Ceramic matrix composite gas turbine vane | |
| JP6360162B2 (ja) | 冷却特徴要素を有するセラミックマトリックス複合材構成要素の形成方法 | |
| JP5970182B2 (ja) | セラミック基材料と金属材料とから成る部品の製造工程 | |
| JP6247815B2 (ja) | セラミックマトリックス複合材の形成方法及びセラミックマトリックス複合材部品 | |
| JP4814611B2 (ja) | 一体化コンプライアンス／摩耗層を備えるセラミック複合体 | |
| JP6001849B2 (ja) | セラミック基材料を含む部品とその被膜 | |
| US8007244B2 (en) | Article having a vibration damping coating and a method of applying a vibration damping coating to an article | |
| US10458653B2 (en) | Machinable CMC insert | |
| US10711638B2 (en) | Turbine engine component with vibration damping | |
| US7700167B2 (en) | Erosion-protective coatings on polymer-matrix composites and components incorporating such coated composites | |
| JPH09105304A (ja) | 耐熱構造複合材料の大径タービンおよびその製造方法 | |
| JP4031631B2 (ja) | 遮熱コーティング材及びガスタービン部材並びにガスタービン | |
| US4473336A (en) | Turbine blades | |
| EP2935794A1 (en) | Airfoil member and composite platform having contoured endwall | |
| US20190376389A1 (en) | Composite Component Modifications | |
| CN113006886B (zh) | 包括逆流通道的陶瓷基复合物部件及生产方法 | |
| JP6887454B2 (ja) | Ｔまたはｌ字形接合部を有する複合材構成部品およびそれを形成するための方法 | |
| JP2017095345A (ja) | セラミックマトリックス複合材料部品およびセラミックマトリックス複合材料部品を製造するプロセス | |
| US20160356497A1 (en) | Machinable cmc insert | |
| US20160356164A1 (en) | Machinable cmc insert | |
| JPH10122179A (ja) | 真空ポンプ | |
| JPH10311222A (ja) | ターボチャージャの製造方法 |