WO2016135973A1 - 過給機の製造方法 - Google Patents

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WO2016135973A1
WO2016135973A1 PCT/JP2015/055960 JP2015055960W WO2016135973A1 WO 2016135973 A1 WO2016135973 A1 WO 2016135973A1 JP 2015055960 W JP2015055960 W JP 2015055960W WO 2016135973 A1 WO2016135973 A1 WO 2016135973A1
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impeller
abradable
abradable layer
layer
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PCT/JP2015/055960
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雅哉 畑中
竹内　真実
井野口　和彦
貴 新井
ひとみ 大坪
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a supercharger having a compressor that rotates air by the rotational force of a turbine to compress air.
  • a turbine In a turbocharger (supercharger), a turbine is rotationally driven by exhaust gas of an engine, and an impeller of a centrifugal compressor is rotated by rotational power of the turbine. Compressed air compressed by the centrifugal compressor is fed to the engine.
  • the centrifugal compressor of the turbocharger has a gap between the housing and the impeller on the inner surface side of the housing. This can prevent contact between the housing and the impeller due to the effects of thermal expansion and vibration during operation and component tolerances.
  • Patent Document 1 discloses that an abradable coating layer of a synthetic resin is formed on the inner periphery of a housing facing the impeller.
  • the abradable layer narrows the gap between the housing and the impeller, the impeller will not be damaged even when the impeller contacts, and the performance can be improved while maintaining the reliability.
  • Patent Document 2 discloses a method in which a synthetic resin sliding member is attached to a housing by adhesion.
  • the process of manufacturing a sliding member made of synthetic resin and the bonding process are separately required and the number of parts is increased, the productivity is deteriorated.
  • Patent Document 3 discloses a method of bringing a mold into close contact with the inner surface of a housing and injecting a synthetic resin between the housing and the mold. According to this method, the sliding member is formed on the inner surface of the housing by injection molding. However, it is necessary to change the mold according to the shape of the housing or the impeller, and the productivity is poor.
  • Patent Document 1 discloses a method of forming an abradable coating layer on the inner periphery of the housing by spraying a synthetic resin on the inner periphery of the housing by thermal spraying.
  • thermal spraying or spray it is difficult to limit the application site, and it is also difficult to adjust the film thickness. Therefore, in general, masking around the construction site and post-processing or finishing for adjusting the film thickness are required, and the productivity is poor.
  • This invention is made in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of the supercharger which can form an abradable layer rapidly and easily in a supercharger.
  • a method of manufacturing a supercharger according to the present invention is a method of manufacturing a supercharger including a turbine which is rotationally driven, and a compressor having an impeller which is rotated by the rotational force of the turbine and a housing which accommodates the impeller. And a step of coating an abradable material, which becomes an abradable layer when solidified, with respect to only one of the surfaces of the impeller and the housing, in which the impeller and the housing face each other, in a predetermined range.
  • the abradable material is coated on the surface of the impeller or the surface of the housing, it is not necessary to separately manufacture the abradable material as a part or to perform step replacement according to the shape of the impeller or the housing. Moreover, in coating application, adjustment of a film thickness is generally easy and post-process and finish become unnecessary.
  • the abradable material is, for example, the inner peripheral surface of the housing (the surface facing the tip of the impeller blade or the surface facing the outer peripheral surface on the end plate side of the impeller), the tip of the impeller blade, or the impeller It is coated on the outer peripheral surface on the end plate side.
  • the abradable material is coated only in a predetermined range without masking.
  • the abradable material since the abradable material is coated only in a predetermined range without masking, productivity can be improved.
  • the abradable material wets and spreads on the surface of the impeller or the housing because it is coated without masking.
  • it is possible to make no level difference at the end of the abradable layer. Therefore, separation of the flow of air on the surface of the impeller or the housing can be suppressed, and a reduction in the efficiency of the turbocharger can also be suppressed.
  • the abradable material is coated by a dispensing nozzle, a brush or a pad.
  • the abradable layer can be made only in a predetermined range without masking. Easy to form.
  • the method before the step of coating the abradable material, the method further includes the step of forming a projection or a recess on the surface of the impeller or the housing at the boundary of the area where the abradable layer is to be formed.
  • the abradable material is unlikely to spread excessively, and the abradable layer is reliably applied in a predetermined range.
  • a projection or a recess it is desirable that the projection or the recess be at a height or a depth that does not obstruct the air flow, and the abradable layer and the impeller or the housing should have a smoothly continuous shape. .
  • the method before the step of coating the abradable material, the method further includes the step of roughening the roughness in the region outside the region in which the abradable layer is to be formed compared with the region in which the abradable layer is formed.
  • the abradable material in the area outside the area where the abradable layer is to be formed, the abradable material is unlikely to spread excessively due to the roughness becoming rough, and the abradable layer is reliably applied within the predetermined range.
  • the abradable material contains a synthetic resin and fine particles having a self-lubricating property.
  • the abradable material when solidified, the abradable material is coated so that the density is lower on the surface side of the abradable layer than on the impeller side or the housing side.
  • the strength is reduced on the surface side of the abradable layer, and therefore, when the impeller comes in contact with the impeller, it is easily scraped and breakage of the impeller can be prevented.
  • the abradable layer can be formed quickly and easily in the turbocharger.
  • the turbocharger 1 includes a turbine 2, a compressor 3, and a rotary shaft 4 connected to the turbine 2 and the compressor 3.
  • the exhaust gas from the engine rotationally drives the turbine 2 and the rotational force of the turbine 2 causes the compressor 3 to rotate.
  • the impeller 11 rotates.
  • the air compressed by the compressor 3 is supplied to the engine.
  • the turbine 2 is disposed on one end side of the rotating shaft 4 and includes an impeller 6, a housing 5 and the like.
  • the impeller 6 has a blade 7 and is connected to the rotation shaft 4 to rotate about an axis.
  • the housing 5 covers the impeller 6 from the outside, and a scroll passage 8 communicating the inside and the outside of the housing 5 is formed.
  • the scroll passage 8 extends radially outward from the radially outer end (the front edge 7 a) of the blade 7 and is formed annularly around the axis of the rotation shaft 4. The exhaust gas is introduced into the impeller 6 from the scroll passage 8 to rotate the impeller 6 and the rotating shaft 4.
  • the housing 5 is formed with a discharge port 9 opened at one end side of the axis of the rotary shaft 4.
  • the exhaust gas having passed through the blade 7 is discharged to the outside of the housing 5 through the discharge port 9.
  • the compressor 3 is, for example, a centrifugal compressor, and is disposed on the other end side of the rotation shaft 4 and includes an impeller 11, a housing 10, and the like.
  • the impeller 11 has a blade 12 and is connected to the rotation shaft 4 to rotate about an axis.
  • the housing 10 covers the impeller 11 from the outside.
  • a suction port 13 opened at the other end side of the axis of the rotary shaft 4 is formed. Air is introduced into the impeller 11 from the outside through the suction port 13. The rotational force of the impeller 6 of the turbine 2 is transmitted to the impeller 11 via the rotation shaft 4 to rotate the impeller 11. The air introduced from the outside is compressed by passing through the impeller 11.
  • the housing 10 is formed with a compressor passage 14 communicating the inside and the outside of the housing 10, and the compressor passage 14 extends radially outward from the radially outer end portion (rear edge portion 12b) of the blade 12 , And is formed in an annular shape around the axis of the rotation shaft 4.
  • the air compressed by the impeller 11 is introduced into the compressor passage 14 and discharged to the outside of the housing 10.
  • the bearing housing 15 is disposed between the turbine 2 and the compressor 3 and connects the turbine 2 and the compressor 3.
  • the bearing housing 15 covers the rotating shaft 4 from the outside.
  • the bearing housing 15 is provided with a bearing 16, and the bearing 16 supports the rotating shaft 4 so as to be rotatable relative to the bearing housing 15.
  • the inner circumferential surface of the bearing housing 15 may be disposed to face the impeller 11.
  • An abradable layer 20 is formed on the inner peripheral surface of the housing 10 of the compressor 3 and facing the side edge 12a of the blade 12 (see FIG. 2).
  • the abradable layer 20 is made of a material (hereinafter referred to as "abradable material") which is easily scraped even when the impeller 11 contacts, and is formed to narrow the gap between the housing 10 and the blade 12 of the impeller 11 .
  • abradable material a material
  • the abradable material is a material that becomes the abradable layer 20 when solidified, and is, for example, a synthetic resin.
  • An epoxy resin, polyamide, a polyimide etc. are applicable as a synthetic resin.
  • the abradable material may be made to disperse and contain fine particles having self-lubricity at a content of 5 wt% to 50 wt% in a synthetic resin.
  • the fine particles have a particle size of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m and are, for example, molybdenum disulfide, PTFE (polytetrafluoroethylene), hBN (hexagonal boron nitride), graphite and the like.
  • the abradable layer 20 may have a structure in which the resin density is lower on the surface side of the abradable layer 20 than the contact surface with the housing 10 which is the base material.
  • the abradable layer 20 firmly adheres to the housing 10 on the surface in close contact with the housing 10, and the strength of the abradable layer 20 decreases on the surface side of the abradable layer 20. It becomes easy to scrape and breakage of the impeller 11 can be prevented.
  • the content of fine particles is increased on the surface side of the abradable layer 20 rather than on the side of the surface in close contact with the housing 10. As a result, more particles are contained on the surface side of the abradable layer 20, and the resin density on the surface side of the abradable layer 20 can be reduced. Specifically, when fine particles having a density lower than that of the base material synthetic resin are dispersed in the abradable material, the fine particles float on the surface side until the abradable material solidifies, and then the abradable material solidifies. So that the microparticles are immobilized on the surface side.
  • the fine particles are, for example, molybdenum disulfide, PTFE, hBN, graphite, hollow floating fine particles and the like.
  • the methods of (1) to (3) described above may be realized using the same synthetic resin, or different synthetic resins or different formulations may be used. May be realized as a multi-layer structure of two or more layers. For example, a synthetic resin or a compound having high density and high adhesiveness is used on the side in contact with the housing 10, and a synthetic resin or a compound having high abradability is used on the surface side of the abradable layer 20.
  • the abradable layer 20 is formed by coating an abradable material only on a predetermined range without masking on the inner circumferential surface of the housing 10. Moreover, since it is coating construction, the film thickness can be adjusted at the time of construction, and post-processing and finish for film thickness adjustment are not performed.
  • the abradable material is coated on the surface of the housing 10, it is not necessary to separately manufacture the abradable material as a part or to make a setup change according to the shape of the impeller 11 or the housing 10. In addition, regardless of the shape of the impeller 11 or the housing 10, the coating can be performed with the same production facility, so the productivity is high.
  • the coating application can form the abradable layer 20 only in a predetermined range without masking and can improve productivity. Furthermore, in coating application, adjustment of the film thickness is easy, and post-processing and finishing become unnecessary. As a result, mass productivity is high and construction can be done inexpensively.
  • the abradable layer 20 in the state as shown in FIG. 3 immediately after the application of the coating wets and spreads the abradable material on the surface of the housing 10 as time passes.
  • masking as shown in FIG. 15, after the abradable material is solidified to a certain extent, the masking tape 38 and the like are peeled off, so that a step is formed at the end of the abradable layer 26.
  • the end of the abradable layer 20 unlike in the case where the masking is performed, as shown in FIG. 4, it is possible to make the end of the abradable layer 20 have no step. Therefore, the separation of the flow of air on the surface of the housing 10 can be suppressed, and the efficiency reduction of the turbocharger can also be suppressed.
  • FIG. 5 As a method of coating the abradable material, as shown in FIG. 5, there is a method of using a constant discharge nozzle 32 position-controlled in the direction of three axes by the three-axis robot 30.
  • the housing 10 in which an abradable material is constructed is not shown in figure in FIG.
  • the fixed amount discharge nozzle 32 is provided to the three-axis robot 30, and the fixed amount discharge nozzle 32 is supplied with an abradable material from the tank 34.
  • the discharge amount of the abradable material from the fixed amount discharge nozzle 32 is adjusted by adjusting the air pressure supplied from the controller 36.
  • the abradable material is coated in the vicinity of the surface of the housing 10, so that the abradable layer 20 can be formed only in a predetermined range without masking.
  • the position control of the constant discharge nozzle 32 may not be performed by the three-axis robot 30, and another device such as a robot capable of position control only in two axial directions may be used.
  • coating application with respect to the surface of the housing 10 is not limited to a fixed quantity discharge nozzle, You may use a brush. Also in this case, position control is performed by the three-axis robot 30 or the like. A brush is replaced with the fixed amount discharge nozzle 32 mentioned above, and is installed. Thus, the abradable material is pressed against the surface of the housing 10 and coated, so that the abradable layer 20 can be formed only in a predetermined range without masking.
  • the coating application to the surface of the housing 10 may be performed by pad printing as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the pad printing can apply the method currently generally performed. Specifically, as shown in FIG. 6, after the abradable material 44 stored in the container 42 is attached to the pad 40 made of silicone, the pad 40 is applied to the housing 10 as shown in FIG. An abradable material 44 is coated on the inner surface of the housing 10. Also in this case, since the abradable material is pressed against the surface of the housing 10 and coated, the abradable layer 20 can be formed only in a predetermined range without masking.
  • projections are formed on the surface of the housing 10 at the boundary of the area where the abradable layer 20 is to be formed, as shown in FIG. ) May be formed.
  • the convex portion 21 or the concave portion 23 is formed on the surface of the housing 10, the abradable material is unlikely to spread excessively, and the abradable layer 20 is reliably applied in a predetermined range.
  • the convex portion 21 or the concave portion 23 has a height or depth such that the air flow is not obstructed and the performance of the turbocharger 1 is not affected. In the case of the convex portion 21, it is desirable that the projection is a minute projection lower than the height of the abradable layer 20.
  • the projections 21 may be formed by coating.
  • the coating material of the convex portion 21 may use the same material as the abradable material. As a result, it is not necessary to prepare a material different from the formation of the abradable layer 20, and since the abradable layer 20 has high affinity, peeling and the like can be prevented.
  • the shape of the convex portion 21 may be a semicircular longitudinal sectional shape, or may be a longitudinal sectional shape having a gentle sloping surface like the convex portion 25 shown in FIG.
  • the convex portion 25 can be prevented from obstructing the air flow.
  • the area 10B outside the area 10A where the abradable layer 20 is to be formed has a roughness greater than that of the area 10A where the abradable layer 20 is formed. It may be processed to be rough. As a result, in the area 10B outside the area 10A where the abradable layer 20 is formed, the abradable material is unlikely to spread excessively because the roughness becomes rough, and the abradable layer 20 is reliably applied within the predetermined range.
  • the abradable layer 20 was formed in the predetermined range of the inner peripheral surface of the housing 10 of the compressor 3 was demonstrated in the above-mentioned 1st Embodiment, this invention is not limited to this example.
  • the abradable layer 22 is formed on the side edge 12 a of the blade 12 of the impeller 11 of the compressor 3. In the following, detailed description of the components overlapping with the first embodiment is omitted.
  • the abradable layer 22 is formed on the side edge 12 a of the blade 12 at a portion facing the inner circumferential surface of the housing 10 of the compressor 3.
  • the abradable layer 22 is made of an abradable material similar to that of the first embodiment, and is formed so as to narrow the gap between the housing 10 and the blade 12 of the impeller 11. By forming the abradable layer 22, the gap between the housing 10 and the impeller 11 is narrowed, the performance of the turbocharger 1 is improved, and the impeller 11 is not damaged even when the impeller 11 contacts. Reliability can be secured.
  • the abradable layer 22 is formed by coating an abradable material on the tip of the blade 12 only in a predetermined range. When the coated abradable material solidifies, the abradable layer 22 is formed in a predetermined range. Moreover, since it is coating construction, the film thickness can be adjusted at the time of construction, and post-processing and finish for film thickness adjustment are not performed.
  • a method of coating the abradable material there is a method using a fixed quantity discharge nozzle or a brush, which is position-controlled in the three axial directions by the three-axis robot 30, as in the first embodiment, and a method by pad printing.
  • a method of giving an abradable material it is not restricted to coating application, You may be by spray coating. However, in this case, masking is performed outside the predetermined range so that the abradable material is applied to the predetermined range.
  • the area for applying the abradable material to the side edge 12 a of the blade 12 of the impeller 11 is smaller than the area for applying to the inner peripheral surface of the housing 10. Therefore, by applying the abradable material to the impeller 11 instead of the housing 10, the amount of use of the abradable material can be suppressed to a small amount, which is inexpensive.
  • the impeller 11 has a smaller volume than the housing 10. Therefore, when the synthetic resin of abradable material is a thermosetting type and the temperature rises during curing, the impeller 11 has a faster temperature rising rate than the housing 10, so that the construction time can be shortened and the equipment cost can be reduced. Is also possible.
  • the abradable layer 20 is formed in the surface facing the blade 12 among the inner peripheral surfaces of the housing 10 of the compressor 3
  • the present invention is not limited to this example.
  • the abradable layer 24 is formed on the surface of the inner peripheral surface of the housing 10 of the compressor 3 facing the outer peripheral surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11.
  • the abradable layer 24 is formed on the inner peripheral surface of the housing 10 of the compressor 3 and on the surface facing the outer peripheral surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11.
  • the abradable layer 24 is made of an abradable material similar to that of the first embodiment, and is formed to narrow the gap between the housing 10 and the end plate 17 of the impeller 11. The formation of the abradable layer 24 narrows the gap between the housing 10 and the end plate 17 of the impeller 11, thereby improving the performance of the turbocharger 1 and damaging the impeller 11 even when the impeller 11 contacts. Reliability can be secured without
  • the abradable layer 24 is formed by coating an abradable material only in a predetermined range on a surface of the inner peripheral surface of the housing 10 facing the outer peripheral surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11. When the coated abradable material solidifies, the abradable layer 24 is formed in a predetermined range. Moreover, since it is coating construction, the film thickness can be adjusted at the time of construction, and post-processing and finish for film thickness adjustment are not performed.
  • a method of coating the abradable material there is a method using a fixed quantity discharge nozzle or a brush, which is position-controlled in the three axial directions by the three-axis robot 30, as in the first embodiment, and a method by pad printing.
  • a method of giving an abradable material it is not restricted to coating application, You may be by spray coating. However, in this case, masking is performed outside the predetermined range so that the abradable material is applied to the predetermined range.
  • the abradable material is applied to the surface of the inner peripheral surface of the housing 10 facing the outer peripheral surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11 in comparison with the area applied to the surface of the inner peripheral surface of the housing 10 facing the blade 12. small. Therefore, by applying the abradable material to the surface facing the outer peripheral surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11, the amount of use of the abradable material can be suppressed to a small amount, which is inexpensive.
  • the present invention is not limited to this example. That is, when the impeller 11 and the bearing housing 15 face each other, the abradable layer is not on the inner circumferential surface of the housing 10 but on the inner circumferential surface of the bearing housing 15 that faces the outer circumferential surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11. May be formed.
  • an abradable layer may be formed on the outer peripheral surface 17 a of the end plate 17 of the impeller 11 instead of the inner peripheral surface side of the housing 10 or the bearing housing 15. Also in these cases, the gap between the housing 10 and the end plate 17 of the impeller 11 is narrowed, the performance of the turbocharger 1 is improved, and the impeller 11 is not damaged even when the impeller 11 comes in contact. I can secure the sex.

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Abstract

過給機においてアブレーダブル層を迅速かつ容易に形成することが可能な過給機の製造方法を提供することを目的とする。過給機の製造方法は、回転駆動するタービンと、タービンの回転力によって回転するインペラ及びインペラを収容するハウジング（１０）を有する圧縮機とを備える過給機の製造方法であって、インペラとハウジング（１０）とが対向するハウジング（１０）の面に対し、固化したときにアブレーダブル層（２０）となるアブレーダブル材を、所定範囲のみにコーティングする工程を含む。

Description

過給機の製造方法
　本発明は、タービンの回転力によってインペラが回転し、空気を圧縮する圧縮機を有する過給機の製造方法に関するものである。
　ターボチャージャ（過給機）は、エンジンの排ガスによってタービンが回転駆動し、タービンの回転力によって遠心圧縮機のインペラが回転する。遠心圧縮機によって圧縮された圧縮空気は、エンジンに送り込まれる。
　ターボチャージャの遠心圧縮機は、ハウジング内面側において、ハウジングとインペラとの間で隙間が設けられている。これにより、運転時の熱膨張や振動、部品公差の影響によるハウジングとインペラの接触を防止できる。
　一方、ハウジングとインペラとの間の隙間を狭くすることによって、ターボチャージャの性能を向上させることができる。そこで、インペラが接触しても容易に削られる部材（以下「アブレーダブル材」ともいう。）が、ハウジング内面に設けられる場合がある。下記の特許文献１では、インペラと対向するハウジングの内周に合成樹脂によるアブレーダブル皮膜層が形成されることが開示されている。
　アブレーダブル層が、ハウジングとインペラとの間の隙間を狭くすることによって、インペラが接触してもインペラが破損することがなく、信頼性を確保しまま、性能を向上させることができる。
実開平３－５２３９８号公報 特許第３６３９８４６号公報 特開２０１０－７９６号公報
　上記の特許文献２には、合成樹脂製の滑り部材が、ハウジングに対し接着によって取り付けられる方法が開示されている。しかし、合成樹脂製の滑り部材を製作する工程や、接着工程が別途必要となったり、部品点数も多くなるため、生産性が悪化する。また、ハウジング又はインペラの形状に合わせて合成樹脂製の滑り部材を作り分ける必要があり、部品の種類も増大する。
　上記の特許文献３には、ハウジング内面側に成形型を密着させ、ハウジングと成形型の間に合成樹脂を注入する方法が開示されている。この方法により、射出成形によって滑り部材がハウジング内面側に形成される。しかし、ハウジング又はインペラの形状に合わせて成形型を変える必要があり、生産性が悪い。
　更に、上記の特許文献１には、ハウジングの内周に合成樹脂を溶射によって噴き付けて、アブレーダブル皮膜層をハウジングの内周に形成する方法が開示されている。しかし、溶射やスプレーによる塗装の場合、施工部位を限定することが難しく、また、膜厚の調整も困難である。そのため、一般的に、施工部位周囲へのマスキングや、膜厚を調整するための後加工又は仕上げが必要となり、生産性が悪い。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、過給機においてアブレーダブル層を迅速かつ容易に形成することが可能な過給機の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の過給機の製造方法は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明に係る過給機の製造方法は、回転駆動するタービンと、前記タービンの回転力によって回転するインペラ及び前記インペラを収容するハウジングを有する圧縮機とを備える過給機の製造方法であって、前記インペラと前記ハウジングとが対向する、前記インペラ及び前記ハウジングのいずれか一方の面に対し、固化したときにアブレーダブル層となるアブレーダブル材を、所定範囲のみにコーティングする工程を含む。
　この構成によれば、アブレーダブル材が、インペラの面又はハウジングの面にコーティングされるため、アブレーダブル材を部品として別途製作したり、インペラ又はハウジングの形状に応じた段取り替えが不要である。また、コーティング施工は、一般的に膜厚の調整が容易であり、後加工や仕上げが不要となる。
　アブレーダブル材は、例えば、ハウジングの内周面（インペラの羽根の先端部分に対向する面、又は、インペラの端板側の外周面に対向する面）、インペラの羽根の先端部分、又は、インペラの端板側の外周面にコーティングされる。
　上記発明において、前記アブレーダブル材を、所定範囲のみにマスキングを施さずにコーティングする。
　この構成によれば、マスキングを施さず、所定範囲のみにアブレーダブル材がコーティングされるため、生産性を向上させることができる。また、マスキングをしないでコーティングされるため、アブレーダブル材がインペラ又はハウジングの表面に濡れ広がる。その結果、マスキングを施す場合と異なり、アブレーダブル層の端部で段差がない状態にできる。したがって、インペラ又はハウジングの表面における空気の流れの剥離を抑制でき、過給機の効率低下も抑制できる。
　上記発明において、前記アブレーダブル材は、定量吐出ノズル、刷毛、又は、パッドによってコーティングされる。
　この構成によれば、アブレーダブル材が、インペラ又はハウジングの表面に近接して、又は、インペラ又はハウジングの表面に押し付けられてコーティングされることから、マスキングを施さずに、アブレーダブル層を所定範囲のみに形成しやすい。
　上記発明において、前記アブレーダブル材をコーティングする工程の前に、前記アブレーダブル層を形成する領域の境界において、前記インペラ又は前記ハウジングの表面に凸部又は凹部を形成する工程を更に含む。
　この構成によれば、インペラ又はハウジングの表面に凸部又は凹部が形成されることによって、アブレーダブル材が余分に広がりにくくなり、アブレーダブル層が所定範囲に確実に施される。凸部又は凹部が形成される場合、凸部又は凹部は、空気流れを阻害しないような高さ又は深さであることが望ましく、アブレーダブル層とインペラ又はハウジングが滑らかに連続する形状であるとよい。
　上記発明において、前記アブレーダブル材をコーティングする工程の前に、前記アブレーダブル層を形成する領域の外部の領域において、前記アブレーダブル層を形成する領域よりも粗度を粗くする工程を更に含む。
　この構成によれば、アブレーダブル層を形成する領域の外部の領域において、粗度が粗くなることで、アブレーダブル材が余分に広がりにくくなり、アブレーダブル層が所定範囲に確実に施される。
　上記発明において、前記アブレーダブル材は、合成樹脂と、自己潤滑性を有する微粒子とを含有する。
　この構成によれば、アブレーダブル層の滑り性が確保されるため、インペラが接触したときの摩擦抵抗を軽減でき、インペラの破損を防止できる。
　上記発明において、前記アブレーダブル材は、固化したとき、前記インペラ側又は前記ハウジング側よりも、前記アブレーダブル層の表面側において、密度が低下するようにコーティングされる。
　この構成によれば、アブレーダブル層の表面側において強度が低下するため、インペラが接触したときに容易に削れやすくなり、インペラの破損を防止できる。
　本発明によれば、過給機においてアブレーダブル層を迅速かつ容易に形成することができる。
本発明の第１実施形態に係る過給機を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る過給機の圧縮機のハウジングを示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る過給機のハウジング内面に形成されたアブレーダブル層を示す縦断面図であり、コーティング施工直後の状態を示す。 本発明の第１実施形態に係る過給機のハウジング内面に形成されたアブレーダブル層を示す縦断面図であり、コーティング施工から時間が経過した状態を示す。 ３軸ロボット及び定量吐出ノズルを示す斜視図である。 パッド印刷におけるパッドと容器を示す概略図である。 過給機のハウジングとパッド印刷におけるパッドを示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るアブレーダブル層及び凸部を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るアブレーダブル層及び凹部を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る凸部を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るアブレーダブル層及び凸部を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るアブレーダブル層を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る過給機のインペラを示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る過給機のインペラ及びハウジングを示す部分拡大縦断面図である。 従来の過給機のハウジング内面に形成されたアブレーダブル層を示す縦断面図であり、マスキングテープを剥がした状態を示す。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態に係るターボチャージャ（過給機）について、図１を用いて説明する。
　ターボチャージャ１は、タービン２と、圧縮機３と、タービン２及び圧縮機３に連結した回転軸４を備え、エンジンからの排ガスによってタービン２が回転駆動し、タービン２の回転力によって圧縮機３のインペラ１１が回転する。圧縮機３によって圧縮された空気はエンジンに供給される。
　タービン２は、回転軸４の一端側に配置され、インペラ６と、ハウジング５などを備える。
　インペラ６は、ブレード７を有し、回転軸４と連結されて、軸線周りに回転する。
　ハウジング５は、インペラ６を外側から覆い、ハウジング５の内外を連通するスクロール通路８が形成されている。スクロール通路８は、ブレード７の径方向外側の端部（前縁部７ａ）から径方向外側に向かって延びるとともに、回転軸４の軸線を中心として環状に形成される。排ガスは、スクロール通路８からインペラ６に導入されて、インペラ６及び回転軸４を回転させる。
　ハウジング５には、回転軸４の軸線の一端側にて開口する排出口９が形成される。ブレード７を通過した排ガスは、排出口９を介してハウジング５の外部へ排出される。
　圧縮機３は、例えば遠心圧縮機であり、回転軸４の他端側に配置され、インペラ１１と、ハウジング１０などを備える。
　インペラ１１は、ブレード１２を有し、回転軸４と連結されて、軸線周りに回転する。
　ハウジング１０は、インペラ１１を外側から覆う。ハウジング１０には、回転軸４の軸線の他端側にて開口する吸込口１３が形成される。空気は、外部から吸込口１３を介してインペラ１１に導入される。インペラ１１には、タービン２のインペラ６の回転力が回転軸４を介して伝達され、インペラ１１が回転する。外部から導入された空気は、インペラ１１を通過することによって、圧縮される。
　ハウジング１０には、ハウジング１０の内外を連通する圧縮機通路１４が形成され、圧縮機通路１４は、ブレード１２の径方向外側の端部（後縁部１２ｂ）から径方向外側に向かって延びるとともに、回転軸４の軸線を中心として環状に形成される。インペラ１１で圧縮された空気は、圧縮機通路１４へ導入され、ハウジング１０の外部へ吐出される。
　軸受ハウジング１５は、タービン２と圧縮機３の間に配置され、タービン２と圧縮機３を連結する。軸受ハウジング１５は、回転軸４を外側から覆う。軸受ハウジング１５には軸受１６が設けられ、軸受１６は、回転軸４を軸受ハウジング１５に対して回転可能となるように支持している。
　なお、ターボチャージャ１の構成によっては、軸受ハウジング１５の内周面が、インペラ１１と対向するように配置される場合もある。
　圧縮機３のハウジング１０の内周面であって、ブレード１２の側縁部１２ａと対向する部分には、アブレーダブル層２０が形成される（図２参照）。アブレーダブル層２０は、インペラ１１が接触しても容易に削られる材料（以下「アブレーダブル材」という。）からなり、ハウジング１０とインペラ１１のブレード１２との間の隙間を狭くするように形成される。アブレーダブル層２０が形成されることによって、ハウジング１０とインペラ１１との間の隙間が狭くなり、ターボチャージャ１の性能が向上するとともに、インペラ１１が接触してもインペラ１１が破損することがなく、信頼性を確保できる。
　アブレーダブル材は、固化したときにアブレーダブル層２０となる材料であり、例えば、合成樹脂である。合成樹脂として、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどを適用できる。また、アブレーダブル材は、合成樹脂に、自己潤滑性を持つ微粒子を含有率５ｗｔ％～５０ｗｔ％で分散させて含有させてもよい。微粒子は、粒径が５μｍ～５０μｍであり、例えば二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ｈＢＮ（六方晶窒化ホウ素）、グラファイトなどである。
　自己潤滑性を持つ微粒子がアブレーダブル材中に分散されることによって、固化したアブレーダブル層２０において滑り性を確保できる。その結果、インペラ１１が接触したときの摩擦抵抗を軽減でき、インペラ１１の破損を防止できる。
　また、アブレーダブル層２０は、基材であるハウジング１０との密着面よりも、アブレーダブル層２０の表面側のほうが樹脂密度が低下するような構造を有してもよい。これにより、アブレーダブル層２０は、ハウジング１０との密着面においてはハウジング１０と強固に密着し、アブレーダブル層２０の表面側においては、アブレーダブル層２０の強度が低下するため、インペラ１１が接触したときに削れやすくなり、インペラ１１の破損を防止できる。
　アブレーダブル層２０の表面側のほうの樹脂密度を低下させる方法は、下記のような方法が挙げられる。
　（１）ハウジング１０との密着面側では、気泡を含ませず、アブレーダブル層２０の表面側において、気泡を含ませる。これにより、アブレーダブル層２０の表面側に気泡を含む層が形成され、アブレーダブル層２０の表面側のほうの樹脂密度を低下できる。
　（２）アブレーダブル層２０の表面において、表面粗度が比較的粗くなるような、凹凸面を形成する。これにより、（１）の場合と同様に、アブレーダブル層２０の表面側のほうの樹脂密度を低下できる。
　（３）微粒子の含有率をハウジング１０との密着面側よりもアブレーダブル層２０の表面側のほうにおいて高める。これにより、アブレーダブル層２０の表面側により多くの微粒子が含まれ、かつ、アブレーダブル層２０の表面側のほうの樹脂密度を低下できる。具体的には、母材となる合成樹脂よりも低密度の微粒子をアブレーダブル材に分散させることで、アブレーダブル材が固化するまでに、微粒子が表面側に浮遊し、その後、アブレーダブル材が固化したときに、微粒子が表面側で固定化されるようにする。微粒子は、例えば、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ、ｈＢＮ、グラファイト、中空浮遊微粒子などである。
　アブレーダブル層２０の表面側のほうの樹脂密度を低下させるには、同一の合成樹脂を用いて、上述の（１）～（３）の方法を実現してもよいし、異なる合成樹脂や異なる配合によって２層以上の複数層構造として実現してもよい。たとえば、ハウジング１０との密着面側では、高密度かつ密着性の高い合成樹脂又は配合とし、アブレーダブル層２０の表面側では、アブレーダブル性の高い合成樹脂又は配合とする。
　以下では、本実施形態に係るアブレーダブル層２０の施工方法について説明する。
　アブレーダブル層２０は、ハウジング１０の内周面に対して、アブレーダブル材を、マスキングを施さずに所定範囲のみにコーティングすることで形成される。また、コーティング施工であるため、施工時に膜厚の調整ができ、膜厚調整のための後加工や仕上げを行わない。
　アブレーダブル材が、ハウジング１０の表面にコーティングされるため、アブレーダブル材を部品として別途製作したり、インペラ１１又はハウジング１０の形状に応じた段取り替えが不要である。また、インペラ１１又はハウジング１０の形状に関わらず、同一の生産設備でコーティング施工を行うことができるため、生産性が高い。
　また、コーティング施工は、従来の溶射やスプレー塗装と異なり、マスキングを施さず、所定範囲のみにアブレーダブル層２０を形成できるため、生産性を向上させることができる。さらに、コーティング施工は、膜厚の調整が容易であり、後加工や仕上げが不要となる。その結果、量産性が高く、安価に施工できる。
　またさらに、マスキングをしないでコーティングされるため、コーティング施工直後のアブレーダブル層２０は、図３に示すような状態であるところ、時間が経過するにつれて、アブレーダブル材がハウジング１０の表面に濡れ広がる。マスキングを施す場合、図１５に示すように、アブレーダブル材がある程度固化した後、マスキングテープ３８等を剥がすことから、アブレーダブル層２６の端部で段差ができる。一方、本実施形態では、マスキングを施す場合と異なり、図４に示すように、アブレーダブル層２０の端部で段差がない状態にできる。したがって、ハウジング１０の表面における空気の流れの剥離を抑制でき、過給機の効率低下も抑制できる。
　アブレーダブル材をコーティングする方法としては、図５に示すように、３軸ロボット３０によって３軸方向に位置制御される定量吐出ノズル３２を用いる方法がある。なお、図５には、アブレーダブル材が施工されるハウジング１０を図示していない。定量吐出ノズル３２は、３軸ロボット３０に設けられ、定量吐出ノズル３２には、タンク３４からアブレーダブル材が供給される。定量吐出ノズル３２からのアブレーダブル材の吐出量は、コントローラ３６から供給される空気圧が調整されることによって調節される。
　これにより、アブレーダブル材が、ハウジング１０の表面に近接してコーティングされることから、マスキングを施さずに、アブレーダブル層２０を所定範囲のみに形成できる。なお、定量吐出ノズル３２の位置制御は、３軸ロボット３０でなくてもよく、２軸方向のみに位置制御が可能なロボットなど他の装置を用いてもよい。
　また、ハウジング１０の表面に対するコーティング施工は、定量吐出ノズルに限定されず、刷毛を用いてもよい。この場合も、位置制御は、３軸ロボット３０等によって行われる。刷毛は、上述した定量吐出ノズル３２に置き換えて設置される。これにより、アブレーダブル材が、ハウジング１０の表面に押し付けられてコーティングされることから、マスキングを施さずに、アブレーダブル層２０を所定範囲のみに形成できる。
　さらに、ハウジング１０の表面に対するコーティング施工は、図６及び図７に示すように、パッド印刷によって行ってもよい。パッド印刷は、通常行われている方法を適用することができる。具体的には、図６に示すように、シリコーン製のパッド４０に、容器４２に貯められたアブレーダブル材４４を付着させた後、図７に示すように、パッド４０をハウジング１０に当てることで、アブレーダブル材４４がハウジング１０の内部の表面にコーティングされる。この場合も、アブレーダブル材が、ハウジング１０の表面に押し付けられてコーティングされることから、マスキングを施さずに、アブレーダブル層２０を所定範囲のみに形成できる。
　アブレーダブル材をハウジング１０の表面にコーティングする前に、アブレーダブル層２０を形成する領域の境界において、図８又は図９に示すように、ハウジング１０の表面に突起（凸部２１）又は窪み（凹部２３）を形成してもよい。ハウジング１０の表面に凸部２１又は凹部２３が形成されることによって、アブレーダブル材が余分に広がりにくくなり、アブレーダブル層２０が所定範囲に確実に施される。凸部２１又は凹部２３は、空気流れを阻害せず、ターボチャージャ１の性能に影響が生じないような高さ又は深さとする。凸部２１の場合は、アブレーダブル層２０の高さよりも低い微小な突起であることが望ましい。
　凸部２１の形成には、さまざまな方法を適用できるが、例えば、図１０に示すように凸部２１をコーティング施工によって形成してもよい。このとき、凸部２１のコーティング材料として、速乾性のものを用いることで、迅速にアブレーダブル層２０の施工に移行できる。また、凸部２１のコーティング材料は、アブレーダブル材と同一の材料を用いてもよい。これにより、アブレーダブル層２０の形成と異なる材料を用意する必要がなく、かつ、アブレーダブル層２０にて親和性が高くなるため、剥離などを防止できる。
　凸部２１の形状は、縦断面形状が半円形状でもよいし、図１１に示す凸部２５のように、なだらかな傾斜面を有する縦断面形状でもよい。凸部２５の形状を、アブレーダブル層２０における空気流れの上流側でハウジング１０の表面と滑らかに接続される形状とすることで、凸部２５が空気流れを阻害しないようにできる。
　また、図１２に示すように、アブレーダブル材をハウジング１０の表面にコーティングする前に、アブレーダブル層２０を形成する領域１０Ａの外部の領域１０Ｂにおいて、アブレーダブル層２０を形成する領域１０Ａよりも粗度が粗くなるように加工してもよい。これにより、アブレーダブル層２０を形成する領域１０Ａの外部の領域１０Ｂにおいて、粗度が粗くなることで、アブレーダブル材が余分に広がりにくくなり、アブレーダブル層２０が所定範囲に確実に施される。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係るターボチャージャについて説明する。上述の第１実施形態では、圧縮機３のハウジング１０の内周面の所定範囲にアブレーダブル層２０を形成する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。本実施形態では、図１３に示すように、圧縮機３のインペラ１１のブレード１２の側縁部１２ａにアブレーダブル層２２を形成する。
　以下では、第１実施形態と重複する構成要素については、詳細な説明を省略する。
　本実施形態では、ブレード１２の側縁部１２ａであって、圧縮機３のハウジング１０の内周面と対向する部分に、アブレーダブル層２２が形成される。
　アブレーダブル層２２は、第１実施形態と同様のアブレーダブル材からなり、ハウジング１０とインペラ１１のブレード１２との間の隙間を狭くするように形成される。アブレーダブル層２２が形成されることによって、ハウジング１０とインペラ１１との間の隙間が狭くなり、ターボチャージャ１の性能が向上するとともに、インペラ１１が接触してもインペラ１１が破損することがなく、信頼性を確保できる。
　アブレーダブル層２２は、ブレード１２の先端に対して、アブレーダブル材を、所定範囲のみにコーティングすることで形成される。コーティングされたアブレーダブル材が固化したとき、所定範囲にアブレーダブル層２２が形成される。また、コーティング施工であるため、施工時に膜厚の調整ができ、膜厚調整のための後加工や仕上げを行わない。
　アブレーダブル材をコーティングする方法としては、第１実施形態と同様に、３軸ロボット３０によって３軸方向に位置制御される定量吐出ノズル又は刷毛を用いる方法、パッド印刷による方法がある。また、アブレーダブル材を施す方法としては、コーティング施工に限られず、スプレー塗装によってもよい。但し、この場合、所定範囲にアブレーダブル材が施されるように、所定範囲外にはマスキングを行う。
　インペラ１１のブレード１２の側縁部１２ａにアブレーダブル材を施す面積は、ハウジング１０の内周面に施す面積に比べて小さい。したがって、ハウジング１０ではなく、インペラ１１にアブレーダブル材を施すことによって、アブレーダブル材の使用量を少なく抑えることができ、安価となる。また、インペラ１１は、ハウジング１０に比べて容積が小さい。したがって、アブレーダブル材の合成樹脂が熱硬化型で、硬化時に昇温する場合、インペラ１１は、ハウジング１０よりも昇温速度が速くなることから、施工時間を短縮することができ、設備費の削減も可能となる。
［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係るターボチャージャについて説明する。上述の第１実施形態では、圧縮機３のハウジング１０の内周面のうち、ブレード１２に対向する面にアブレーダブル層２０を形成する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。本実施形態では、図１４に示すように、圧縮機３のハウジング１０の内周面のうち、インペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面にアブレーダブル層２４を形成する。
　以下では、第１実施形態と重複する構成要素については、詳細な説明を省略する。
　本実施形態では、圧縮機３のハウジング１０の内周面であって、インペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面に、アブレーダブル層２４が形成される。
　アブレーダブル層２４は、第１実施形態と同様のアブレーダブル材からなり、ハウジング１０とインペラ１１の端板１７との間の隙間を狭くするように形成される。アブレーダブル層２４が形成されることによって、ハウジング１０とインペラ１１の端板１７との間の隙間が狭くなり、ターボチャージャ１の性能が向上するとともに、インペラ１１が接触してもインペラ１１が破損することがなく、信頼性を確保できる。
　アブレーダブル層２４は、ハウジング１０の内周面のうちインペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面に対して、アブレーダブル材を、所定範囲のみにコーティングすることで形成される。コーティングされたアブレーダブル材が固化したとき、所定範囲にアブレーダブル層２４が形成される。また、コーティング施工であるため、施工時に膜厚の調整ができ、膜厚調整のための後加工や仕上げを行わない。
　アブレーダブル材をコーティングする方法としては、第１実施形態と同様に、３軸ロボット３０によって３軸方向に位置制御される定量吐出ノズル又は刷毛を用いる方法、パッド印刷による方法がある。また、アブレーダブル材を施す方法としては、コーティング施工に限られず、スプレー塗装によってもよい。但し、この場合、所定範囲にアブレーダブル材が施されるように、所定範囲外にはマスキングを行う。
　ハウジング１０の内周面のうちインペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面にアブレーダブル材を施す面積は、ハウジング１０の内周面のうちブレード１２に対向する面に施す面積に比べて小さい。したがって、インペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面にアブレーダブル材を施すことによって、アブレーダブル材の使用量を少なく抑えることができ、安価となる。
　なお、上記実施形態では、ハウジング１０の内周面のうちインペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面にアブレーダブル材を施す場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、インペラ１１と軸受ハウジング１５が対向する場合は、ハウジング１０の内周面ではなく、軸受ハウジング１５の内周面のうち、インペラ１１の端板１７の外周面１７ａに対向する面にアブレーダブル層を形成してもよい。
　また、ハウジング１０や軸受ハウジング１５の内周面側ではなく、インペラ１１の端板１７の外周面１７ａにアブレーダブル層を形成してもよい。
　これらの場合も、ハウジング１０とインペラ１１の端板１７との間の隙間が狭くなり、ターボチャージャ１の性能が向上するとともに、インペラ１１が接触してもインペラ１１が破損することがなく、信頼性を確保できる。
１　ターボチャージャ
２　タービン
３　圧縮機
４　回転軸
５　ハウジング
６　インペラ
７　ブレード
８　スクロール通路
９　排出口
１０　ハウジング
１１　インペラ
１２　ブレード
１３　吸込口
１４　圧縮機通路
１５　軸受ハウジング（ハウジング）
１６　軸受
１７　端板
２０，２２，２４　アブレーダブル層
 

Claims (7)

  1. 　回転駆動するタービンと、前記タービンの回転力によって回転するインペラ及び前記インペラを収容するハウジングを有する圧縮機とを備える過給機の製造方法であって、
    　前記インペラと前記ハウジングとが対向する、前記インペラ及び前記ハウジングのいずれか一方の面に対し、固化したときにアブレーダブル層となるアブレーダブル材を、所定範囲のみにコーティングする工程を含む過給機の製造方法。
  2. 　前記アブレーダブル材を、所定範囲のみにマスキングを施さずにコーティングする請求項１に記載の過給機の製造方法。
  3. 　前記アブレーダブル材は、定量吐出ノズル、刷毛、又は、パッドによってコーティングされる請求項１又は２に記載の過給機の製造方法。
  4. 　前記アブレーダブル材をコーティングする工程の前に、前記アブレーダブル層を形成する領域の境界において、前記インペラ又は前記ハウジングの表面に凸部又は凹部を形成する工程を更に含む請求項１から３のいずれか１項に記載の過給機の製造方法。
  5. 　前記アブレーダブル材をコーティングする工程の前に、前記アブレーダブル層を形成する領域の外部の領域において、前記アブレーダブル層を形成する領域よりも粗度を粗くする工程を更に含む請求項１から３のいずれか１項に記載の過給機の製造方法。
  6. 　前記アブレーダブル材は、合成樹脂と、自己潤滑性を有する微粒子とを含有する請求項１から５のいずれか１項に記載の過給機の製造方法。
  7. 　前記アブレーダブル材は、固化したとき、前記インペラ側又は前記ハウジング側よりも、前記アブレーダブル層の表面側において、密度が低下するようにコーティングされる請求項１から６のいずれか１項に記載の過給機の製造方法。
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