WO2022224659A1 - 可変容量型過給機 - Google Patents

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WO2022224659A1
WO2022224659A1 PCT/JP2022/012684 JP2022012684W WO2022224659A1 WO 2022224659 A1 WO2022224659 A1 WO 2022224659A1 JP 2022012684 W JP2022012684 W JP 2022012684W WO 2022224659 A1 WO2022224659 A1 WO 2022224659A1
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flow path
nozzle
housing
liquid flow
variable
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PCT/JP2022/012684
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English (en)
French (fr)
Inventor
有星 清水
健悟 池田
貴男 淺川
隼人 柴山
健一 瀬川
亮介 宮尾
隆文 植田
Original Assignee
株式会社Ihi
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Publication date
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    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • This disclosure relates to a variable capacity supercharger.
  • variable displacement turbocharger equipped with a variable nozzle unit is known.
  • the variable nozzle unit includes nozzle vanes that adjust the flow of gas passing through the turbine wheel, and a drive section that drives the nozzle vanes.
  • the nozzle vanes are rotatably attached to the nozzle ring via a nozzle shaft, and the drive section drives the nozzle vanes by rotating the nozzle shaft.
  • a housing of the variable displacement supercharger is provided with a drive chamber that houses a drive unit. For example, when a variable displacement supercharger is used in a cold region, if water in the gas in the drive chamber stays and freezes, it may hinder the movement of the drive unit.
  • variable capacity turbocharger in which a drain hole or the like is provided in the lower part of the drive chamber (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2006-177318, 2009-74492, 2009-228450). , Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2012-102660 and 2015-63944).
  • the hole provided in the drive chamber tends to be a narrow area due to the relationship with other structural members. was there.
  • the present disclosure provides a variable capacity supercharger that can improve the discharge of liquid such as water in the drive chamber.
  • variable displacement supercharger that includes a turbine wheel, a housing that houses the turbine wheel, and a variable nozzle unit housed in the housing.
  • the variable nozzle unit includes nozzle vanes arranged on a flow path of gas introduced into the turbine wheel, a nozzle ring that rotatably supports the nozzle vanes, and a nozzle ring arranged on the opposite side of the nozzle vanes. and a drive unit for rotating.
  • the housing includes a drive chamber that houses the drive unit, and a liquid flow path that communicates with the drive chamber.
  • the driving chamber has an inner peripheral facing surface facing the outer peripheral portion of the driving portion, and the surface roughness of the flow channel surface of the liquid flow channel is at least the surface roughness of the region connected to the liquid flow channel in the inner peripheral facing surface. bigger than
  • the above variable displacement turbocharger has a drive chamber that houses the drive unit, and the drive chamber has an inner peripheral facing surface that faces the outer peripheral portion of the drive unit. Liquid such as water contained in the gas in the drive chamber tends to stay on the surface facing the inner periphery.
  • the housing is provided with a fluid passage communicating into the drive chamber for discharging this fluid. Therefore, by mounting the variable displacement turbocharger on a vehicle or the like so that the area connected to the liquid flow path in the inner peripheral facing surface is vertically lower, the liquid generated in the drive chamber can be controlled by the liquid flow. It can be discharged from the road.
  • the surface roughness of the flow path surface of the liquid flow path is greater than the surface roughness of the region of the inner periphery facing surface that is connected to the liquid flow path.
  • the housing of the variable displacement supercharger is made of metal, and the surface of the housing, at least the surface facing the inner periphery of the drive chamber and the flow path surface of the liquid flow path, forms a substantially hydrophilic surface.
  • the larger the surface roughness the smaller the contact angle of water droplets, which makes it easier for water droplets to pass through narrow gaps. In other words, even if the liquid stays on the surface facing the inner periphery, the liquid can easily escape to the side of the liquid flow path having a larger surface roughness, thereby improving the liquid discharge performance.
  • At least part of the flow path surface of the liquid flow path may be flush with the inner peripheral facing surface. If the flow path surface of the liquid flow path and the surface facing the inner circumference are provided with a continuous flush portion without a step, the liquid is less likely to remain due to the step, and the liquid can be discharged more easily.
  • the housing may include a scroll flowpath formed around the turbine wheel.
  • the liquid channel may be formed so as to allow communication between the scroll channel and the drive chamber. The liquid discharged to the scroll flow path is quickly evaporated and lost by the driving of the turbine impeller, so that the liquid discharge performance can be improved.
  • the housing may be provided between the drive chamber and the scroll flow path and have an inner wall portion overlapping the outer peripheral portion of the nozzle ring.
  • a balance hole may be provided in the outer periphery of the nozzle ring to reduce the pressure difference between the drive chamber and the scroll passage.
  • the inner wall may be provided with a liquid flow path that at least partially overlaps the balance hole. If at least a portion of the liquid flow path overlaps the balance hole, the liquid flow path can easily widen the area communicating with the drive chamber while avoiding the nozzle ring, thereby improving the discharge performance of the liquid.
  • the liquid flow path is provided at least two circumferentially along the direction of rotation of the turbine wheel, and the phase angle between one liquid flow path and the other liquid flow path is may be greater than or equal to 8° and less than or equal to 23°. Even when a vehicle or the like equipped with a variable displacement supercharger is parked, for example, on a sloping ground, the liquid remaining in the drive chamber is easily discharged from one of the liquid flow paths, and the liquid is discharged. can improve sexuality.
  • the flow channel surface and the inner periphery facing surface of the liquid flow channel may be hydrophilic surfaces.
  • the balance holes may be provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the nozzle ring, and the plurality of balance holes may be provided at equal intervals in the circumferential direction of the nozzle ring.
  • the flow channel cross section of the liquid flow channel may be provided so that the entire circumferential width of the nozzle ring fits within the flow channel cross section of the balance hole.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a variable displacement supercharger according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the area indicated by symbol A in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a drawing taken along line IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the contact angle of a water droplet and the shape of the water droplet, and FIG.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing the relationship between the water droplet on a flat surface and the contact angle
  • (b) is a diagram for explaining the relationship between the contact angle and the shape of a water droplet in the case of a hydrophilic surface
  • (c) is a diagram illustrating the relationship between the contact angle and the shape of a water droplet in the case of a hydrophobic surface. It is a figure explaining.
  • FIG. 6 schematically shows the relationship between the inclination of a vehicle or the like equipped with a variable displacement turbocharger and the position of the drain passage
  • FIG. 6(a) shows the arrangement of the drain passage according to the embodiment. It is explanatory drawing and the figure of (b) is explanatory drawing which shows the arrangement
  • a variable displacement supercharger 1 (see FIG. 1) according to the embodiment is applied to internal combustion engines of ships and vehicles, for example.
  • a variable displacement supercharger 1 includes a turbine 2 and a compressor 3 .
  • the turbine 2 has a turbine housing 4 and a turbine wheel 6 housed in the turbine housing 4 .
  • the turbine housing 4 has a scroll flow path 16 extending in the circumferential direction (rotational direction of the turbine wheel 6) around the turbine wheel 6.
  • the compressor 3 includes a compressor housing 5 and a compressor impeller 7 housed in the compressor housing 5 .
  • the compressor housing 5 has a scroll passage 17 extending in the circumferential direction (rotational direction of the compressor impeller 7) around the compressor impeller 7.
  • FIG. 1 shows that is applied to internal combustion engines of ships and vehicles, for example.
  • a variable displacement supercharger 1 includes a turbine 2 and a compressor 3 .
  • the turbine 2 has a turbine housing 4 and a turbine wheel 6 housed in the turbine housing 4 .
  • the turbine wheel 6 is provided at one end of the rotating shaft 14, and the compressor wheel 7 is provided at the other end of the rotating shaft 14.
  • a bearing housing 13 is provided between the turbine housing 4 and the compressor housing 5 .
  • the rotating shaft 14 is rotatably supported by the bearing housing 13 via the bearings 15 , and the rotating shaft 14 , the turbine wheel 6 and the compressor wheel 7 rotate about the rotation axis H as the integral rotating body 12 .
  • the housing 8 of the variable displacement supercharger 1 includes a turbine housing 4 , a bearing housing 13 and a compressor housing 5 .
  • the turbine housing 4 is provided with an exhaust gas inlet (not shown) and an exhaust gas outlet 10 .
  • Exhaust gas discharged from an internal combustion engine (not shown) flows into the turbine housing 4 through the exhaust gas inlet and into the turbine wheel 6 through the scroll passage 16 to rotate the turbine wheel 6 . After that, the exhaust gas flows out of the turbine housing 4 through the exhaust gas outlet 10 .
  • the compressor housing 5 is provided with a suction port 9 and a discharge port (not shown).
  • the compressor wheel 7 rotates via the rotating shaft 14 .
  • the rotating compressor wheel 7 takes in outside air through an inlet 9, compresses it, and discharges it through a scroll passage 17 from an outlet. Compressed air discharged from the discharge port is supplied to the aforementioned internal combustion engine.
  • the turbine 2 is a variable displacement turbine and has a gas inlet passage 21 connecting the scroll passage 16 and the turbine wheel 6 .
  • the gas inflow path 21 is a flow path for exhaust gas introduced into the turbine wheel 6 .
  • a plurality of movable nozzle vanes 23 are arranged on the gas inflow path 21 .
  • the plurality of nozzle vanes 23 are arranged on a circumference centered on the rotation axis H, and each nozzle vane 23 rotates around an axis parallel to the rotation axis H. As shown in FIG. Rotation of the nozzle vanes 23 optimally adjusts the cross-sectional area of the gas flow path according to the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbine 2 .
  • the turbine 2 has a variable nozzle unit 25 as a driving mechanism for rotating the nozzle vanes 23 .
  • variable nozzle unit 25 is housed inside the housing 8 . Specifically, the variable nozzle unit 25 is fitted inside the turbine housing 4 adjacent to the turbine wheel 6 , and is sandwiched and fixed between the turbine housing 4 and the bearing housing 13 .
  • the variable nozzle unit 25 has the plurality of nozzle vanes 23 described above, and a first nozzle ring 31 (an example of a nozzle ring) and a second nozzle ring 32 that sandwich the nozzle vanes 23 in the rotation axis H direction.
  • the first nozzle ring 31 and the second nozzle ring 32 each have a ring shape centered on the rotation axis H, and surround the turbine wheel 6 in the circumferential direction (the rotation direction of the turbine wheel 6). are placed.
  • the first nozzle ring 31 and the second nozzle ring 32 are opposed to each other with a predetermined gap provided by the connecting pin 35 .
  • a region formed between the first nozzle ring 31 and the second nozzle ring 32 serves as the aforementioned gas inflow passage 21 .
  • the second nozzle ring 32 faces the scroll channel 16 (see FIG. 1) and forms part of the inner wall of the scroll channel 16 .
  • the rotation shaft 23a of each nozzle vane 23 penetrates through the first nozzle ring 31, and the first nozzle ring 31 supports each nozzle vane 23 in a cantilever manner.
  • the nozzle vanes 23 according to the present embodiment are arranged at equal intervals on the circumference, they may be arranged at irregular intervals.
  • the first nozzle ring 31 is an example of a nozzle ring that rotatably supports the nozzle vanes 23 .
  • the variable nozzle unit 25 has a drive section 26 that rotates the nozzle vanes 23 .
  • the driving portion 26 is arranged on the opposite side of the nozzle vanes 23 with the first nozzle ring 31 interposed therebetween.
  • the drive portion 26 includes a drive ring 27 , a plurality of nozzle link plates 28 and a drive link plate 29 .
  • the drive ring 27 is a member that transmits an externally input force to the nozzle vanes 23 as a driving force for rotating the nozzle vanes 23 .
  • the drive ring 27 has a ring shape extending on a circumference around the rotation axis H. As shown in FIG.
  • the drive ring 27 is attached to a support member fixed to the housing 8 and supported by the support member so as to be rotatable about the rotation axis H. As shown in FIG.
  • a plurality of nozzle link plates 28 are attached to the rotating shafts 23a of the nozzle vanes 23, respectively.
  • the plurality of nozzle link plates 28 are circumferentially arranged at regular intervals inside the drive ring 27 .
  • the drive link plate 29 is arranged so as to line up with the nozzle link plate 28 .
  • the drive link plate 29 is tilted (rotated) by receiving a driving force from the outside, and the tilt causes the drive ring 27 to rotate.
  • the plurality of nozzle link plates 28 rotate following the rotation of the drive ring 27, and rotate the nozzle vanes 23 via the respective rotation shafts 23a.
  • the drive link plate 29 and the drive ring 27 cooperate to rotate the nozzle link plate 28, and the rotation causes the nozzle link plate 28 to rotate.
  • the housing 8 has a drive chamber 40 that accommodates the drive section 26.
  • the drive chamber 40 is provided at the connection point between the turbine housing 4 and the bearing housing 13 and has an inner wall surface 41 surrounding the drive portion 26 .
  • the driving portion 26 has an outer peripheral portion 27a.
  • the outer peripheral portion 27a is a portion outside the rotating turbine wheel 6 in the centrifugal direction (radial direction) Da.
  • the outer peripheral end surface of the driving ring 27 forms at least a portion of the outer peripheral portion 27a.
  • a region of the wall inner surface 41 that faces the outer peripheral portion 27 a of the driving portion 26 is an inner peripheral facing surface 42 .
  • the inner peripheral facing surface 42 may retain the liquid L when the liquid L such as water is generated in the drive chamber 40 . It is the surface of a sensitive area.
  • the housing 8 has an inner wall portion 43 provided between the drive chamber 40 and the scroll passage 16 .
  • the inner wall portion 43 partitions the drive chamber 40 and the scroll flow path 16 in cooperation with the first nozzle ring 31 .
  • the inner wall portion 43 is provided inside the turbine housing 4 and is erected so as to protrude inward (in a direction opposite to the centrifugal direction Da) from the inner peripheral facing surface 42 of the drive chamber 40 .
  • the inner wall portion 43 is a wall provided in an annular shape along the entire circumference of the outer peripheral portion 31 b of the first nozzle ring 31 .
  • the first nozzle ring 31 includes a main body portion 31a that rotatably supports the nozzle vanes 23 (see FIG. 1) and a thin outer peripheral portion 31b that protrudes outward (in the centrifugal direction Da) from the main body portion 31a in a flange shape. and have.
  • a stepped portion 31c is formed between the body portion 31a and the outer peripheral portion 31b. Note that, for example, the main body portion 31a and the outer peripheral portion 31b may be substantially continuous with the same plate thickness without the stepped portion 31c.
  • the outer peripheral portion 31b of the first nozzle ring 31 has a first side surface 43a on the scroll flow path 16 side and a second side surface 43b on the drive chamber 40 side.
  • the inner wall portion 43 overlaps the first side surface 43a. At least part of the inner wall portion 43 is arranged to fit within the gap formed by the stepped portion 31c.
  • the inner wall portion 43 is provided with a drain channel 44 (an example of a liquid channel) that communicates between the drive chamber 40 and the scroll channel 16 .
  • the drain passage 44 has a function of discharging the liquid L when the liquid L such as water contained in the gas stays in the drive chamber 40 .
  • the drain passage 44 can be provided so as to extend in the rotation axis H direction, for example. By providing the drain passage 44 so as to extend in the direction of the rotation axis H, the manufacture becomes easier. Moreover, the drain passage 44 can be provided so as to extend in a direction obliquely inclined with respect to the rotation axis H direction, for example.
  • the drain channel 44 By providing the drain channel 44 so as to be inclined with respect to the direction of the rotation axis H, the discharge performance is improved.
  • the drain channel 44 may be slanted such that the other end near the scroll channel 16 is lower than the one end near the drive chamber 40 .
  • the drain channel 44 is a groove, and the cross section of the channel has a shape in which a part of the outer edge is opened, such as a semicircular shape or a U shape.
  • the drain channel 44 may be a through hole, and the cross section of the channel may have a shape in which the entire periphery of the outer edge is closed, such as a circular shape, an elliptical shape, or any other shape.
  • a portion of the flow path surface 44 a of the drain flow path 44 continues flush with the inner peripheral facing surface 42 of the drive chamber 40 .
  • the flow channel surface 44 a of the drain flow channel 44 may have, for example, a structure in which there is no portion that continues flush with the inner periphery facing surface 42 .
  • a step occurs between the flow path surface 44a of the drain flow path 44 and the inner peripheral facing surface 42, but at least the water level of the liquid L staying on the inner peripheral facing surface 42 (from the lowest surface of the liquid L) When the height to the surface of the water) increases to exceed the step, the liquid L can be drained through the drain passage 44 .
  • the surface roughness of the flow channel surface 44a of the drain flow channel 44 is greater than the surface roughness of at least the area 42a connected to the drain flow channel 44 of the inner peripheral facing surface 42 (see FIG. 4).
  • the surface roughness is represented by dots, and the denser the dots, the greater the surface roughness.
  • the region 42 a of the inner peripheral facing surface 42 connected to the drain passage 44 is a region where the extension region of the drain channel 44 extended toward the inner peripheral facing surface 42 overlaps the inner peripheral facing surface 42 . means.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the properties of the surface with which the water droplets La come in contact and the contact angle.
  • FIG. (b) is a diagram schematically showing the relationship between the contact angle and the shape of the water droplet La when the surface is a hydrophilic surface
  • the diagram (c) is a diagram showing the contact angle when the surface is a hydrophobic surface. It is a figure which shows roughly the relationship between an angle
  • ⁇ indicates the contact angle on the flat surface Sf
  • ⁇ w indicates the contact angle on the rough surface Sg having a larger surface roughness than the flat surface Sf.
  • the contact angle ⁇ w of the rough surface Sg can be obtained by the following Wenzel's formula (1).
  • r indicates the ratio of the actual surface area to the apparent surface area
  • "r>1” means that the surface roughness is greater than that of the flat surface Sf.
  • the contact angle ⁇ on the flat surface Sf is smaller than 90°, and the contact angle ⁇ w decreases as the surface roughness increases with respect to the flat surface Sf.
  • the contact angle ⁇ on the flat surface Sf is larger than 90°, and the contact angle ⁇ w increases as the surface roughness increases with respect to the flat surface Sf.
  • the smaller the contact angle ⁇ w the smaller the contact angle ⁇ w, the narrower the gap, and the better the discharge performance.
  • the housing 8 of the variable displacement supercharger 1 is basically made of metal, and the surface of the housing 8 forms a hydrophilic surface. In other words, the greater the surface roughness, the smaller the contact angle and the easier it is to penetrate narrow gaps.
  • the surface roughness of the flow path surface 44 a of the drain flow path 44 is greater than the surface roughness of the region 42 a of the inner peripheral facing surface 42 connected to the drain flow path 44 .
  • the liquid L staying on the inner periphery facing surface 42 moves into the flow path surface 44 a of the drain flow path 44 so as to be sucked into the scroll flow path 16 via the drain flow path 44 , for example. Ejected.
  • the turbine housing 4 can be made of, for example, ductile cast iron, Niresist cast iron, cast steel materials, etc., depending on the temperature of the exhaust gas, and can be manufactured by applying a precision casting method such as a shell mold method or a cold box method.
  • the drain passage 44 is formed, for example, by cutting (drilling) the turbine housing 4 manufactured by the above method. During this cutting, the surface roughness of the flow path surface 44a of the drain flow path 44 is made larger than the surface roughness of the wall inner surface 41 of the drive chamber 40 of the turbine housing 4, particularly the surface roughness of the inner peripheral facing surface 42. adjust. Further, after cutting the drain passage 44, it is possible to treat the surface of the drain passage 44 so that the surface roughness of the passage surface 44a of the drain passage 44 becomes relatively large.
  • the entire turbine housing 4 including the drain passage 44 can be manufactured by a general casting method or the like.
  • the surface roughness of the turbine housing 4 is increased compared to the precision casting method. Therefore, the flow channel surface 44a of the drain flow channel 44 can be left as it is, and the inner peripheral facing surface 42 can be machined or polished. That is, it is also possible to perform machining or polishing so that the surface roughness of the flow path surface 44 a of the drain flow path 44 is greater than the surface roughness of the inner periphery facing surface 42 .
  • the balance hole 33 is a groove or through hole that communicates the drive chamber 40 and the scroll flow path 16 .
  • the balance hole 33 has the function of reducing the pressure difference that occurs between the drive chamber 40 and the scroll passage 16 . This function will be explained in more detail.
  • the first nozzle ring 31 (see FIG. 1) is pressed against the bearing housing 13 via a disc spring 30a, a heat shield plate 30b, etc., and is held at a predetermined position.
  • the pressure in the scroll passage 16 becomes higher than the pressure in the drive chamber 40, and if this state is maintained, the contact load of the disc spring 30a supporting the first nozzle ring 31 becomes larger than necessary. , creep may occur in the disc spring 30a.
  • the nozzle vanes 23 will be displaced toward the first nozzle ring 31 . According to the empirical knowledge of the inventor, the fluid performance is better when the nozzle vanes 23 are arranged at positions closer to the second nozzle ring 32 than to the first nozzle ring 31 .
  • the balance holes 33 are provided, for example, at a plurality of locations at equal intervals (same phase) in the circumferential direction of the first nozzle ring 31 . Specifically, the plurality of balance holes 33 are provided at three locations with a phase of 120°. The balance holes 33 may be provided singly or at a plurality of locations with uneven intervals in the circumferential direction.
  • At least part of the drain passage 44 provided in the inner wall portion 43 is arranged so as to overlap the balance hole 33 when viewed from the direction of the rotation axis H (see FIG. 3).
  • the cross section of the drain channel 44 is semicircular with the arc on the bottom
  • the balance hole 33 is semicircular with the arc on the top.
  • the flow passage cross section of the drain flow passage 44 is overlapped so that substantially the entire area is within the flow passage cross section of the balance hole 33 except for a portion of the lower portion. That is, the flow passage cross section of the drain flow passage 44 overlaps such that the entire width of the first nozzle ring 31 in the circumferential direction fits within the flow passage cross section of the balance hole 33 .
  • the term "at least a portion of the drain passage 44 overlaps the balance hole 33" means that the phases of the drain passage 44 and the balance hole 33 overlap with respect to the rotational direction of the turbine wheel 6.
  • the cross-sectional area of the balance hole 33 is larger than the cross-sectional area of the drain channel 44 .
  • the cross-sectional area of the balance hole 33 and the cross-sectional area of the drain channel 44 may be the same, or the cross-sectional area of the drain channel 44 may be larger than the cross-sectional area of the balance hole 33 . It may be larger than the area.
  • FIG. 6(a) shows an example of the arrangement of the drain passage 44 according to this embodiment.
  • FIG. 6(b) shows an example of arrangement of the drain passages 44A and 44B according to the modification.
  • the drain passage 44 of the variable capacity turbocharger 1 is provided as a single unit.
  • the drain passage 44 is shifted from the vertical axis as shown in FIG. 6(a).
  • the displacement of the drain passage 44 with respect to the lower end point Pa on the vertical axis can be expressed by a rotation angle (phase angle) ⁇ 1 about the rotation axis H, for example.
  • the liquid L staying in the drive chamber 40 is discharged from the drain passage 44 when the water level (draft height) h from the lower end point Pa reaches the drain passage 44 .
  • the water level h at which the liquid L is discharged from the drain channel 44 is given by the following equation (2).
  • drain passages 44A and 44B are provided at a plurality of locations along the inner wall portion 43 in the circumferential direction.
  • drain passages 44A and 44B are provided at two locations.
  • a vehicle or the like equipped with the variable displacement supercharger 1 is not always stopped at a place without a slope, and may be stopped at a slope having a slope of at least about 15°.
  • one of the drain passages 44A and 44B becomes closer to the lower end point Pa of the vertical axis. As a result, the remaining liquid L can be discharged at a position where the water level h is as low as possible.
  • the relative positional relationship between the plurality of drain passages 44A and 44B can be represented by a rotation angle (phase angle) ⁇ 2 about the rotation axis H.
  • a rotation angle (phase angle) ⁇ 2 about the rotation axis H.
  • a first straight line Lx formed by the rotation axis H and one drain passage 44A and a second straight line Ly formed by the rotation axis H and the other drain passage 44B are assumed. do.
  • the angle formed by the first straight line Lx and the second straight line Ly intersecting the rotation axis H is a rotation angle ⁇ 2 about the rotation axis H.
  • the rotation angle ⁇ 2 can be greater than or equal to 8° and less than or equal to 23°.
  • the rotation angle ⁇ 2 is preferably 14° or more and 17° or less.
  • the variable displacement supercharger 1 includes a drive chamber 40 that houses the drive portion 26 , and the drive chamber 40 has an inner peripheral facing surface 42 that faces the outer peripheral portion 27 a of the drive portion 26 .
  • the liquid L such as water contained in the gas in the drive chamber 40 tends to stay on the inner circumference facing surface 42 .
  • An inner wall portion 43 of the housing 8 is provided with a drain passage 44 communicating with the inside of the drive chamber 40 for discharging the liquid L. As shown in FIG. Therefore, by mounting the variable displacement supercharger 1 on a vehicle or the like so that the region 42 a connected to the drain passage 44 of the inner peripheral facing surface 42 is vertically downward, The generated liquid L can be discharged from the drain channel 44 .
  • the surface roughness of the flow path surface 44 a of the drain flow path 44 is greater than the surface roughness of the region 42 a of the inner peripheral facing surface 42 connected to the drain flow path 44 .
  • the housing 8 is made of metal, and the inner peripheral facing surface 42 and the channel surface 44a of the drain channel 44 substantially form a hydrophilic surface.
  • the larger the surface roughness the smaller the contact angle of water droplets, which makes it easier for water droplets to pass through narrow gaps.
  • the liquid L stays on the inner periphery facing surface 42, the liquid L is easily drawn toward the drain passage 44 having a large surface roughness, and the liquid L can be discharged easily.
  • the water level of the liquid L can be lowered.
  • the freezing drives the drive unit 26, particularly the drive unit 26. It is possible to reduce the possibility of causing trouble at the time of starting the engine.
  • the flow path surface 44a of the drain flow path 44 is, for example, continuous flush with the inner circumferential facing surface 42 .
  • the drain channel 44 is formed so as to allow communication between the scroll channel 16 and the drive chamber 40 , and the liquid L that has passed through the drain channel 44 is discharged to the scroll channel 16 .
  • the liquid L discharged to the scroll flow path 16 quickly evaporates and disappears due to the driving of the turbine wheel 6 . As a result, the dischargeability of the liquid L can be improved.
  • the variable displacement supercharger 1 also has a balance hole 33 provided in the first nozzle ring 31 . At least part of the drain channel 44 is provided so as to overlap the balance hole 33 . As a result, it becomes easier to widen the region where the drain passage 44 communicates with the inside of the drive chamber 40 while avoiding the first nozzle ring 31, and the discharge performance of the liquid L can be improved.
  • the balance hole 33 has the function of reducing the pressure difference between the drive chamber 40 and the scroll passage 16, but if the area of the balance hole 33 is increased, the maintenance of the pressure in the scroll passage 16 becomes unstable. there is a possibility. In other words, it is important to form the balance hole 33 with appropriate dimensions.
  • the drain passage 44 is provided so that the scroll passage 16 and the drive chamber 40 can communicate with each other, it is necessary to carefully form the balance hole 33 in consideration of the influence of the drain passage 44.
  • the variable displacement supercharger 1 at least a portion of the drain passage 44 is arranged so as to overlap the balance hole 33 . Therefore, compared with the structure in which the drain passage 44 is formed independently of the balance hole 33, the influence of the drain passage 44 is reduced, and the balance hole 33 can be formed appropriately.
  • variable displacement supercharger 1 includes two drain passages 44A and 44B, and the rotation angle between one drain passage 44A and the other drain passage 44B ( Phase angle) ⁇ 2 is 8° or more and 23° or less.
  • Phase angle ⁇ 2 is 8° or more and 23° or less.
  • the present invention can be implemented in various forms with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. Moreover, it is also possible to configure a modified example using the technical matters described in the above-described embodiments. You may use it, combining the structure of each embodiment suitably.
  • variable displacement supercharger 8 housing 6 turbine impeller 16 scroll flow path 21 gas inflow path 23 nozzle vane 25 variable nozzle unit 26 drive section 27 drive ring 27a outer peripheral section 31 first nozzle ring (nozzle ring) 33 Balance hole 40 Drive chamber 42 Inner periphery facing surface 43 Inner wall portion 44 Drain channel (liquid channel) 44a Channel surface 42a Area connected to drain channel 44A Drain channel 44B Drain channel H Axis of rotation L Liquid

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Abstract

可変容量型過給機であって、タービン翼車と、タービン翼車を収納するハウジングと、ハウジング内に収納された可変ノズルユニットと、を備え、可変ノズルユニットは、タービン翼車に導入されるガスの流路上に配置されたノズルベーンと、ノズルベーンを回動可能に支持するノズルリングと、ノズルリングを挟んでノズルベーンの反対側に配置され、ノズルベーンを回動させる駆動部と、を備え、ハウジングは、駆動部を収納する駆動室と、駆動室内に連通する液体流路と、を備え、駆動室は、駆動部の外周部に対向する内周対向面を備え、液体流路の流路面の表面粗さは、内周対向面のうち、少なくとも液体流路に接続される領域の表面粗さよりも大きい。

Description

可変容量型過給機
　本開示は、可変容量型過給機に関するものである。
　可変ノズルユニットを備えた可変容量型過給機が知られている。可変ノズルユニットは、タービン翼車を通過する気体の流れを調整するノズルベーンと、ノズルベーンを駆動する駆動部と、を備えている。ノズルベーンは、ノズル軸を介してノズルリングに回転自在に取り付けられており、駆動部は、ノズル軸を回動することでノズルベーンを駆動する。可変容量型過給機のハウジングには、駆動部を収納する駆動室が設けられている。例えば、可変容量型過給機を寒冷地で使用する場合、駆動室内のガス中の水分が滞留して凍結すると、駆動部の動きを阻害する可能性がある。そこで、駆動室の下部に排水用の孔等を設けた可変容量型過給機が知られていた（特開２００６－１７７３１８号公報、特開２００９－７４４９２号公報、特開２００９－２２８４５０号公報、特開２０１２－１０２６６０号公報、特開２０１５－６３９４４号公報参照）。
特開２００６－１７７３１８号公報 特開２００９－７４４９２号公報 特開２００９－２２８４５０号公報 特開２０１２－１０２６６０号公報 特開２０１５－６３９４４号公報
　しかしながら、駆動室に設ける孔等は他の構造部材との関係で狭い領域となり易く、その場合に、液体の十分な排出効果を得られず、水分の凍結によって駆動部の動きを阻害する可能性があった。
　本開示は、駆動室内の水等の液体の排出性を向上できる可変容量型過給機を提供する。
　本開示の一態様は、可変容量型過給機であって、タービン翼車と、タービン翼車を収納するハウジングと、ハウジング内に収納された可変ノズルユニットと、を備えている。可変ノズルユニットは、タービン翼車に導入されるガスの流路上に配置されたノズルベーンと、ノズルベーンを回動可能に支持するノズルリングと、ノズルリングを挟んでノズルベーンの反対側に配置され、ノズルベーンを回動させる駆動部と、を備えている。ハウジングは、駆動部を収納する駆動室と、駆動室内に連通する液体流路と、を備えている。駆動室は、駆動部の外周部に対向する内周対向面を備え、液体流路の流路面の表面粗さは、内周対向面のうち、少なくとも液体流路に接続される領域の表面粗さよりも大きい。
　上記の可変容量型過給機は駆動部を収納する駆動室を備えており、駆動室は、駆動部の外周部に対向する内周対向面を備えている。駆動室内のガス中に含まれる水等の液体は内周対向面上に滞留し易い。ハウジングには、この液体を排出するために駆動室内に連通する液体流路が設けられている。したがって、内周対向面のうち、液体流路に接続される領域が鉛直方向の下部となるように可変容量型過給機を車両等に搭載させることで、駆動室内に生じた液体を液体流路から排出させることができる。さらに、液体流路の流路面の表面粗さは、内周対向面のうち、液体流路に接続される領域の表面粗さよりも大きくなっている。可変容量型過給機のハウジングは金属製であり、ハウジングの表面、少なくとも駆動室の内周対向面及び液体流路の流路面は、実質的に親水面を形成している。親水面の場合、表面粗さが大きい方が水滴の接触角が小さくなり、狭い隙間を通過し易くなる。つまり、内周対向面に液体が滞留しても、その液体は表面粗さが大きい液体流路側に抜け易くなり、液体の排出性を向上できる。
　いくつかの態様において、液体流路の流路面の少なくとも一部は、内周対向面に面一に連続していてもよい。液体流路の流路面と内周対向面との間に段差無く面一に連続する部分が設けられていれば、段差に起因した液体の残留は生じ難くなり、液体の排出性を向上できる。
　いくつかの態様において、ハウジングは、タービン翼車の周りに形成されたスクロール流路を備えていてもよい。液体流路は、スクロール流路と駆動室とを連通可能に形成されていてもよい。スクロール流路に排出された液体は、タービン翼車の駆動により、速やかに蒸発等して消失するので、液体の排出性を向上できる。
　いくつかの態様において、ハウジングは、駆動室とスクロール流路との間に設けられると共に、ノズルリングの外周部に重なる内壁部を備えていてもよい。ノズルリングの外周部には、駆動室とスクロール流路との間の圧力差を低減するバランスホールが設けられていてもよい。内壁部には、少なくとも一部分がバランスホールに重なるように液体流路が設けられていてもよい。液体流路の少なくとも一部分がバランスホールに重なるように設けられていると、液体流路が、ノズルリングを避けながら駆動室内に連通する領域を広げ易くなり、液体の排出性を向上できる。
　いくつかの態様において、液体流路は、タービン翼車の回転方向に沿った周方向の少なくとも二か所に設けられており、一方の液体流路と他方の液体流路との間の位相角は８°以上で、且つ２３°以下であってもよい。可変容量型過給機が搭載された車両等が、例えば勾配を有する傾斜地に停止している場合にも、駆動室内に滞留する液体はいずれかの液体流路から排出され易くなり、液体の排出性を向上できる。
　いくつかの態様において、液体流路の流路面と内周対向面とは親水面であってもよい。
　いくつかの態様において、バランスホールは、ノズルリングの周方向の複数個所に設けられていてもよく、複数のバランスホールは、ノズルリングの周方向で等間隔に設けられていてもよい。
　いくつかの態様において、液体流路の流路断面は、ノズルリングの周方向の幅の全域がバランスホールの流路断面内に収まるように設けられていてもよい。
　本発明によれば、駆動室内の液体の排出性を向上できる。
図１は、実施形態に係る可変容量型過給機の一例を示す断面図である。 図２は、図１の符号Ａで示す領域の拡大図である。 図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、図３のIV-IV線に沿った図面である。 図５は、水滴の接触角と水滴の形状とを模式的に示す説明図であり、（ａ）の図は、平坦面上の水滴と接触角との関係を模式的に示す図であり、（ｂ）の図は、親水面の場合の接触角と水滴の形状との関係を説明する図であり、（ｃ）の図は、疎水面の場合の接触角と水滴の形状との関係を説明する図である。 図６は、可変容量型過給機が搭載された車両等の傾きとドレン流路の位置との関係を模式的に示し、（ａ）の図は実施形態に係るドレン流路の配置を示す説明図であり、（ｂ）の図は比較形態に係るドレン流路の配置を示す説明図である。
　以下、本開示の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　実施形態に係る可変容量型過給機１（図１参照）は、例えば、船舶や車両の内燃機関に適用されるものである。図１に示されるように、可変容量型過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。タービンハウジング４は、タービン翼車６の周囲において周方向（タービン翼車６の回転方向）に延びるスクロール流路１６を有している。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。コンプレッサハウジング５は、コンプレッサ翼車７の周囲において周方向（コンプレッサ翼車７の回転方向）に延びるスクロール流路１７を有している。
　タービン翼車６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の他端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されており、回転軸１４、タービン翼車６及びコンプレッサ翼車７が一体の回転体１２として回転軸線Ｈ周りに回転する。本実施形態に係る可変容量型過給機１のハウジング８は、タービンハウジング４、軸受ハウジング１３及びコンプレッサハウジング５を備えて構成されている。
　タービンハウジング４には、排気ガス流入口（図示せず）及び排気ガス流出口１０が設けられている。内燃機関（図示せず）から排出された排気ガスが、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング４内に流入し、スクロール流路１６を通じてタービン翼車６に流入し、タービン翼車６を回転させる。その後、排気ガスは、排気ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。
　コンプレッサハウジング５には、吸入口９及び吐出口（図示せず）が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４を介してコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して、スクロール流路１７を通じて吐出口から吐出する。吐出口から吐出された圧縮空気は、前述の内燃機関に供給される。
　タービン２について説明する。タービン２は可変容量型タービンであり、スクロール流路１６とタービン翼車６とを接続するガス流入路２１を備えている。ガス流入路２１は、タービン翼車６に導入される排気ガスの流路である。ガス流入路２１上には、可動の複数のノズルベーン２３が配置されている。複数のノズルベーン２３は、回転軸線Ｈを中心とする円周上に配置されており、各ノズルベーン２３は回転軸線Ｈに平行な軸線周りに回動する。ノズルベーン２３が回動することで、タービン２に導入される排気ガスの流量に応じてガス流路の断面積が最適に調整される。ノズルベーン２３を回動させるための駆動機構として、タービン２は可変ノズルユニット２５を備えている。
　可変ノズルユニット２５は、ハウジング８内に収納されている。具体的には、可変ノズルユニット２５は、タービン翼車６に隣接した状態でタービンハウジング４の内側に嵌め込まれており、タービンハウジング４と軸受ハウジング１３とで挟み込まれて固定されている。
　可変ノズルユニット２５は、上述の複数のノズルベーン２３と、ノズルベーン２３を回転軸線Ｈ方向に挟む第１ノズルリング３１（ノズルリングの一例）及び第２ノズルリング３２と、を有している。第１ノズルリング３１と第２ノズルリング３２とは、それぞれ回転軸線Ｈを中心とするリング状を成しており、タービン翼車６を周方向（タービン翼車６の回転方向）に囲むように配置されている。第１ノズルリング３１と第２ノズルリング３２とは、連結ピン３５によって所定の隙間を空けた状態で対向配置されている。第１ノズルリング３１と第２ノズルリング３２との間に形成される領域は、前述のガス流入路２１となる。第２ノズルリング３２はスクロール流路１６（図１参照）に面しており、第２ノズルリング３２がスクロール流路１６の内壁の一部を形成している。第１ノズルリング３１には、各ノズルベーン２３の回動軸２３ａが貫通しており、第１ノズルリング３１は各ノズルベーン２３を片持ちで軸支している。本実施形態に係るノズルベーン２３は円周上に等間隔に配置されているが、非等間隔に配置されていてもよい。第１ノズルリング３１は、ノズルベーン２３を回動可能に支持するノズルリングの一例である。
　可変ノズルユニット２５は、ノズルベーン２３を回動させる駆動部２６を備えている。駆動部２６は、第１ノズルリング３１を挟んでノズルベーン２３の反対側に配置されている。駆動部２６は、駆動リング２７と、複数のノズルリンク板２８と、駆動リンク板２９と、を備えている。駆動リング２７は、外部から入力される力を、ノズルベーン２３を回動させる駆動力としてノズルベーン２３に伝達する部材である。駆動リング２７は、回転軸線Ｈを中心とする円周上に延在するリング状をなす。駆動リング２７は、ハウジング８に固定された支持部材に取り付けられており、支持部材によって回転軸線Ｈ周りに回動可能となるように支持されている。
　複数のノズルリンク板２８は各ノズルベーン２３の回動軸２３ａにそれぞれ取り付けられている。複数のノズルリンク板２８は、駆動リング２７の内側で円周上に等間隔に配置されている。駆動リンク板２９は、ノズルリンク板２８に並ぶように配置されている。駆動リンク板２９は、外部からの駆動力を受けて傾動（回動）し、その傾動によって駆動リング２７を回動させる。複数のノズルリンク板２８は、駆動リング２７の回動に追従して回動し、それぞれ回動軸２３ａを介してノズルベーン２３を回動させる。つまり、駆動リンク板２９及び駆動リング２７は、協働してノズルリンク板２８を回転させ、その回転によってノズルリンク板２８を回転させる。
　図２に示されるように、ハウジング８は、駆動部２６を収納する駆動室４０を備えている。駆動室４０は、タービンハウジング４と軸受ハウジング１３との接続箇所に設けられており、駆動部２６を囲む壁内面４１を有する。駆動部２６は、外周部２７ａを備えている。外周部２７ａは、回転するタービン翼車６の遠心方向（径方向）Ｄａの外側の部分である。例えば、駆動リング２７の外周端面は外周部２７ａの少なくとも一部となる。壁内面４１のうち、駆動部２６の外周部２７ａに対向する領域は内周対向面４２である。例えば、内周対向面４２は、タービン翼車６の回転軸線Ｈが水平となるように設置した状態で、駆動室４０内で水等の液体Ｌが生じた場合に、液体Ｌが滞留する可能性ある領域の表面である。
　ハウジング８は、駆動室４０とスクロール流路１６との間に設けられた内壁部４３を備えている。内壁部４３は、第１ノズルリング３１と協働して駆動室４０とスクロール流路１６とを仕切る。例えば、内壁部４３は、タービンハウジング４内に設けられており、駆動室４０の内周対向面４２から内方（遠心方向Ｄａとは逆方向）に向けて突出するように立設されている。例えば、内壁部４３は、第１ノズルリング３１の外周部３１ｂの全周に沿うように円環状に設けられた壁である。
　ここで第１ノズルリング３１の外周部３１ｂと内壁部４３との関係について説明する。第１ノズルリング３１は、ノズルベーン２３（図１参照）を回動自在に支持する本体部３１ａと、本体部３１ａから外方（遠心方向Ｄａ）に向けてフランジ状に張り出した薄肉の外周部３１ｂと、を備えている。本体部３１ａと外周部３１ｂとの間には段差部３１ｃが形成されている。なお、例えば、段差部３１ｃが無く、実質的に、本体部３１ａと外周部３１ｂとが同一の板厚で連続していてもよい。
　第１ノズルリング３１の外周部３１ｂは、スクロール流路１６側の第１の側面４３ａと、駆動室４０側の第２の側面４３ｂとを備えている。内壁部４３は、第１の側面４３ａに重なっている。内壁部４３の少なくとも一部は、段差部３１ｃによって形成される隙間内に収まるように配置されている。
　図２、図３及び図４に示されるように、内壁部４３には、駆動室４０とスクロール流路１６とを連通するドレン流路４４（液体流路の一例）が設けられている。ドレン流路４４は、ガス中に含まれる水等の液体Ｌが駆動室４０内に滞留した場合に、その液体Ｌを排出する機能を有する。ドレン流路４４は、例えば、回転軸線Ｈ方向に延在するように設けることができる。ドレン流路４４を回転軸線Ｈ方向に延在するように設けることで、製造し易くなる。また、ドレン流路４４は、例えば、回転軸線Ｈ方向に対して斜めに傾斜する方向に延在するように設けることができる。ドレン流路４４を回転軸線Ｈ方向に対して傾斜するように設けることで、排出性が向上する。例えば、ドレン流路４４は、駆動室４０に近い一方の端部よりも、スクロール流路１６に近い他方の端部の方が低くなるように傾斜させてもよい。
　例えば、ドレン流路４４は溝であり、流路断面は、外縁の一部が開放された形状であり、例えば半円状やＵ字状である。例えば、ドレン流路４４は貫通孔であり、流路断面は、外縁の全周が閉鎖させた形状にすることもでき、例えば、円形、楕円形、その他の任意の形状であってもよい。
　例えば、ドレン流路４４の流路面４４ａの一部は、駆動室４０の内周対向面４２に面一に連続している。駆動室４０の内周対向面４２に面一に連続する流路面４４ａを備えることで、内周対向面４２上に滞留する液体Ｌがドレン流路４４を通過して排出され易くなる。ドレン流路４４の流路面４４ａは、例えば、内周対向面４２に面一に連続する部分が無い構造であってもよい。この構造の場合、ドレン流路４４の流路面４４ａと内周対向面４２との間に段差を生じるが、少なくとも、内周対向面４２上に滞留する液体Ｌの水位（液体Ｌの最下面から水面までの高さ）が段差を超えるまで高くなると、液体Ｌはドレン流路４４を介して排出可能になる。
　ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さは、内周対向面４２のうち、少なくともドレン流路４４に接続される領域４２ａの表面粗さよりも大きい（図４参照）。なお、図４では、表面粗さをドットで表現しており、ドットが密な方が、表面粗さが大きいことを示している。また、内周対向面４２のうち、ドレン流路４４に接続される領域４２ａとは、ドレン流路４４を内周対向面４２側に延長した延長領域が内周対向面４２上に重なる領域を意味する。ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さを内周対向面４２の表面粗さよりも大きくすることで、内周対向面４２上に滞留する液体Ｌの排出性を向上できる。この排出機能について、更に詳しく説明する。
　図５は、水滴Ｌａが接する表面の性状と接触角との関係を示す図であり、（ａ）の図は平坦面（平滑面）Ｓｆ上の水滴Ｌａの接触角を説明する図である。また、（ｂ）の図は、表面が親水面の場合の接触角と水滴Ｌａの形状との関係を概略的に示す図であり、（ｃ）の図は、表面が疎水面の場合の接触角と水滴Ｌａの形状との関係を概略的に示す図である。図５において、θは平坦面Ｓｆでの接触角を示し、θｗは平坦面Ｓｆよりも表面粗さが大きい粗面Ｓｇでの接触角を示している。粗面Ｓｇの接触角θｗは、以下のWenzelの式（１）にて求めることができる。ここでｒは見かけの表面積に対する実際の表面積の割合を示し、「ｒ＝１」は平坦面Ｓｆを意味し、「ｒ＞１」は表面粗さが平坦面Ｓｆよりも大きいことを意味する。
　cosθｗ＝ｒcosθ　　　　　（１）
　図５に示されるように、親水面の場合、平坦面Ｓｆでの接触角θは９０°よりも小さく、平坦面Ｓｆを基準にして表面粗さが大きくなるほど接触角θｗは小さくなる。これに対し、疎水面の場合、平坦面Ｓｆでの接触角θは９０°よりも大きく、平坦面Ｓｆを基準にして表面粗さが大きくなるほど接触角θｗは大きくなる。ここで、接触角θｗが小さい隙間ほど狭い隙間に浸入し、排出性は向上する。
　上記の知見を踏まえ、上記の可変容量型過給機１について検証する。まず、可変容量型過給機１のハウジング８は、基本的に金属製であり、ハウジング８の表面は親水面を形成する。つまり、表面粗さが大きくなるほど、接触角は小さくなり、狭い隙間に浸入し易くなる。可変容量型過給機１の場合、ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さは、内周対向面４２のドレン流路４４に接続される領域４２ａの表面粗さよりも大きくなっている。その結果、内周対向面４２上に滞留する液体Ｌは、例えば、吸い込まれるようにドレン流路４４の流路面４４ａ内に移動することになり、ドレン流路４４を介してスクロール流路１６に排出される。
　次に、可変容量型過給機１の製造方法において、特にタービンハウジング４にドレン流路４４を形成する方法について説明する。タービンハウジング４は、例えば排気ガス温度に応じ、ダクタイル鋳鉄、ニレジスト鋳鉄、鋳鋼系材料等を使用でき、シェルモールド法やコールドボックス法等の精密鋳造法を適用して製造することができる。ドレン流路４４は、例えば、上記の方法で製造されたタービンハウジング４に切削加工（ドリル加工）等を施すことで形成される。この切削加工の際、ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さがタービンハウジング４の駆動室４０の壁内面４１の表面粗さ、特に内周対向面４２の表面粗さよりも大きくなるように調整する。また、ドレン流路４４を切削加工した後に、ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さが相対的に大きくなるように事後的に処理することも可能である。
　また、ドレン流路４４を含むタービンハウジング４の全体を一般の鋳造法等で製造することもできる。この場合、精密鋳造法に比べてタービンハウジング４の表面粗さは大きくなる。そこで、ドレン流路４４の流路面４４ａについては、鋳肌のまま残し、内周対向面４２を機械加工や研磨加工することもできる。つまり、ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さの方が内周対向面４２の表面粗さよりも大きくなるように機械加工や研磨加工することもできる。
　次に、図２及び図３を参照し、第１ノズルリング３１に形成されるバランスホール３３について説明する。バランスホール３３は、駆動室４０とスクロール流路１６とを連通する溝あるいは貫通孔である。バランスホール３３は、駆動室４０とスクロール流路１６との間に生じる圧力差を低減するという機能を有する。この機能について更に詳しく説明する。
　第１ノズルリング３１（図１参照）は、皿ばね３０ａや遮熱板３０ｂ等を介して軸受ハウジング１３に押圧され、所定の位置に保持されている。この状態において、スクロール流路１６内の圧力が駆動室４０内の圧力よりも大きくなり、その状態が維持されると、第１ノズルリング３１を支える皿ばね３０ａの接触荷重が必要以上に大きくなり、皿ばね３０ａにクリープが発生する可能性がある。さらに、ノズルベーン２３が、第１ノズルリング３１に近づく方向にずれてしまう可能性がある。発明者の経験的な知見によれば、ノズルベーン２３は、第１ノズルリング３１よりも第２ノズルリング３２に近い位置に配置されている方が流体性能はよい。したがって、ノズルベーン２３と第２ノズルリング３２との距離がノズルベーン２３と第１ノズルリング３１との距離よりも大きくなると性能を低下させる可能性がある。ここで、バランスホール３３を設けることで、駆動室４０とスクロール流路１６との間に生じる圧力差を低減することができ、その結果、クリープの発生抑止と性能低下の抑制とを両立できる。
　バランスホール３３は、例えば、第１ノズルリング３１の周方向で等間隔（同位相）となる複数個所に設けられている。具体的には、複数のバランスホール３３は、１２０°の位相となる３個所に設けられている。なお、バランスホール３３は、単体あるいは周方向で不等間隔となる複数個所に設けてもよい。
　内壁部４３に設けられたドレン流路４４の少なくとも一部分は、回転軸線Ｈ方向から見て、バランスホール３３に重なるように配置されている（図３参照）。例えば、ドレン流路４４の流路断面は円弧が下側となる半円形状であり、バランスホール３３は円弧が上側となる半円形状である。例えば、ドレン流路４４の流路断面は、下部の一部分を除き、略全域がバランスホール３３の流路断面内に収まるように重なっている。つまり、ドレン流路４４の流路断面は、第１ノズルリング３１の周方向の幅の全域がバランスホール３３の流路断面内に収まるように重なっている。なお、ドレン流路４４の少なくとも一部分がバランスホール３３に重なるという意味は、タービン翼車６の回転方向を基準にした場合に、ドレン流路４４とバランスホール３３との位相が重なる状態と説明することもできる。例えば、バランスホール３３の断面の面積は、ドレン流路４４の流路断面の面積よりも大きい。例えば、バランスホール３３の断面の面積とドレン流路４４の流路断面の面積とは同一であってもよく、あるいは、ドレン流路４４の流路断面の面積の方がバランスホール３３の断面の面積よりも大きくてもよい。
　次に、図６を参照して、タービン翼車６の回転軸線Ｈ周りにおけるドレン流路４４の配置について説明する。図６の(ａ)の図は、本実施形態に係るドレン流路４４の配置の一例を示している。図６の(ｂ)の図は、変形形態に係るドレン流路４４Ａ，４４Ｂの配置の一例を示している。
　可変容量型過給機１のドレン流路４４は単体で設けられている。可変容量型過給機１が搭載されている車両等が傾いて停止されると、図６の（ａ）図で示されるように、ドレン流路４４は、鉛直軸からずれた位置となる。この場合、鉛直軸上の下端点Ｐａに対するドレン流路４４の位置ずれを、例えば、回転軸線Ｈ周りの回転角（位相角）α１で表現することができる。駆動室４０内に滞留する液体Ｌは、下端点Ｐａからの水位（喫水高さ）ｈがドレン流路４４まで達すると、液体Ｌはドレン流路４４から排出される。ここで、回転軸線Ｈからドレン流路４４までの距離をｒとすると、液体Ｌがドレン流路４４から排出されるための水位ｈは、以下の式（２）となる。
　ｈ＝ｒ-ｒcosα１　　　　　（２）
　次に、変形例に係るドレン流路４４Ａ，４４Ｂについて説明する。変形例では、内壁部４３の周方向に沿った複数個所にドレン流路４４Ａ，４４Ｂが設けられている。変形例では、例えば、二個所にドレン流路４４Ａ，４４Ｂが設けられている。可変容量型過給機１が搭載された車両等は、常に勾配の無い場所に停車されるとは限らず、最低でも１５°程度の勾配を有する傾斜地に停車される可能性がある。この場合、複数のドレン流路４４Ａ，４４Ｂを設けることで、いずれか一方のドレン流路４４Ａ，４４Ｂは鉛直軸の下端点Ｐａに近くなる。その結果、滞留する液体Ｌの水位ｈができるだけ低い位置にて排出することができる。
　また、例えば、複数のドレン流路４４Ａ，４４Ｂ同士の相対的な位置関係を、回転軸線Ｈ周りの回転角（位相角）α２で表現することができる。具体的には、回転軸線Ｈと一方のドレン流路４４Ａとによって形成される第１の直線Ｌｘと、回転軸線Ｈと他方のドレン流路４４Ｂとによって形成される第２の直線Ｌｙとを仮定する。ここで、回転軸線Ｈで交差する第１の直線Ｌｘと第２の直線Ｌｙとがなす角は、回転軸線Ｈ周りの回転角α２である。回転角α２は、８°以上で、且つ２３°以下にすることができる。また、上述の通り、１５°程度の勾配を有する傾斜地に停車される可能性があることを想定すると、回転角α２は、１４°以上が望ましく、１７°以下が望ましい。
　次に、上記の可変容量型過給機１の作用、効果について説明する。可変容量型過給機１は駆動部２６を収納する駆動室４０を備えており、駆動室４０は、駆動部２６の外周部２７ａに対向する内周対向面４２を備えている。駆動室４０内のガス中に含まれる水等の液体Ｌは内周対向面４２上に滞留し易い。ハウジング８の内壁部４３には、液体Ｌを排出するために駆動室４０内に連通するドレン流路４４が設けられている。したがって、内周対向面４２のうち、ドレン流路４４に接続される領域４２ａが鉛直方向の下部となるように可変容量型過給機１を車両等に搭載させることで、駆動室４０内に生じた液体Ｌをドレン流路４４から排出させることができる。
　さらに、ドレン流路４４の流路面４４ａの表面粗さは、内周対向面４２のうち、ドレン流路４４に接続される領域４２ａの表面粗さよりも大きくなっている。ハウジング８は金属製であり、内周対向面４２及びドレン流路４４の流路面４４ａは、実質的に親水面を形成している。親水面の場合、表面粗さが大きい方が水滴の接触角が小さくなり、狭い隙間を通過し易くなる。つまり、内周対向面４２に液体Ｌが滞留しても、その液体Ｌは表面粗さが大きいドレン流路４４側に吸い寄せられるようにして抜け易くなり、液体Ｌの排出性を向上できる。
　駆動室４０内に滞留する液体Ｌの排出性を向上することで、仮に液体Ｌが滞留していたとしても、その液体Ｌの水位を下げることができる。その結果、例えば、可変容量型過給機１を搭載した車両等が寒冷地で停車され、駆動室４０内の液体Ｌが凍結したとしても、その凍結によって駆動部２６の駆動、特に駆動部２６の始動時において支障を来す虞を低減できる。
　また、ドレン流路４４の流路面４４ａの少なくとも一部は、例えば、内周対向面４２に面一に連続している。つまり、ドレン流路４４の流路面４４ａと内周対向面４２との間に段差無く面一に連続する部分が設けられることになり、その部分を介して液体Ｌは抜け易くなる。その結果、段差に起因した液体Ｌの残留は生じ難くなり、液体Ｌの排出性を向上できる。
　また、ドレン流路４４は、スクロール流路１６と駆動室４０とを連通可能に形成されており、ドレン流路４４を通過した液体Ｌはスクロール流路１６に排出される。スクロール流路１６に排出された液体Ｌは、タービン翼車６の駆動により、速やかに蒸発等して消失する。その結果、液体Ｌの排出性を向上できる。
　また、可変容量型過給機１は、第１ノズルリング３１に設けられたバランスホール３３を備えている。ドレン流路４４の少なくとも一部分はバランスホール３３に重なるように設けられている。その結果として、第１ノズルリング３１を避けながらドレン流路４４が駆動室４０内に連通する領域を広げ易くなり、液体Ｌの排出性を向上できる。
　また、バランスホール３３は、駆動室４０とスクロール流路１６との間の圧力差を低減する機能を有するが、バランスホール３３の面積を大きくするとスクロール流路１６内の圧力維持を不安定にする可能性がある。つまり、バランスホール３３を適切な寸法で形成することは重要である。ここで、スクロール流路１６と駆動室４０とが連通可能となるようにドレン流路４４を設けた場合、バランスホール３３の形成は、ドレン流路４４による影響も考慮に入れて慎重に行う必要がある。しかしながら、可変容量型過給機１では、ドレン流路４４の少なくとも一部分がバランスホール３３に重なるように配置されている。したがって、ドレン流路４４がバランスホール３３から独立して形成されている構造に比べ、ドレン流路４４の影響も小さくなり、バランスホール３３を適切に形成し易くなる。
　また、上記の変形例に係る可変容量型過給機１では、二つのドレン流路４４Ａ，４４Ｂを備えており、一方のドレン流路４４Ａと他方のドレン流路４４Ｂとの間の回転角（位相角）α２は８°以上で、且つ２３°以下である。その結果、例えば、可変容量型過給機１が搭載された車両等が、勾配を有する傾斜地に停止している場合にも、駆動室４０内に滞留する水等の液体Ｌはいずれかのドレン流路４４から排出され易くなり、液体Ｌの排出性を向上できる。
　本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。
１　可変容量型過給機
８　ハウジング
６　タービン翼車
１６　スクロール流路
２１　ガス流入路
２３　ノズルベーン
２５　可変ノズルユニット
２６　駆動部
２７　駆動リング
２７ａ　外周部
３１　第１ノズルリング（ノズルリング）
３３　バランスホール
４０　駆動室
４２　内周対向面
４３　内壁部
４４　ドレン流路（液体流路）
４４ａ　流路面
４２ａ　ドレン流路に接続される領域
４４Ａ　ドレン流路
４４Ｂ　ドレン流路
Ｈ　回転軸線
Ｌ　液体

Claims (9)

  1. 　可変容量型過給機であって、
    　タービン翼車と、
    　前記タービン翼車を収納するハウジングと、
    　前記ハウジング内に収納された可変ノズルユニットと、を備え、
    　前記可変ノズルユニットは、
    　前記タービン翼車に導入されるガスの流路上に配置されたノズルベーンと、前記ノズルベーンを回動可能に支持するノズルリングと、前記ノズルリングを挟んで前記ノズルベーンの反対側に配置され、前記ノズルベーンを回動させる駆動部と、を備え、
    　前記ハウジングは、前記駆動部を収納する駆動室と、前記駆動室内に連通する液体流路と、を備え、
    　前記駆動室は、前記駆動部の外周部に対向する内周対向面を備え、
    　前記液体流路の流路面の表面粗さは、前記内周対向面のうち、少なくとも前記液体流路に接続される領域の表面粗さよりも大きい、可変容量型過給機。
  2. 　前記液体流路の前記流路面の少なくとも一部は、前記内周対向面に面一に連続している、請求項１記載の可変容量型過給機。
  3. 　前記ハウジングは、前記タービン翼車の周りに形成されたスクロール流路を更に備え、
    　前記液体流路は、前記スクロール流路と前記駆動室とを連通可能に形成されている、請求項１または２記載の可変容量型過給機。
  4. 　前記ハウジングは、前記駆動室と前記スクロール流路との間に設けられると共に、前記ノズルリングの外周部に重なる内壁部を備え、
    　前記ノズルリングの前記外周部には、前記駆動室と前記スクロール流路との間の圧力差を低減するバランスホールが設けられており、
    　前記内壁部には、少なくとも一部分が前記バランスホールに重なるように前記液体流路が設けられている、請求項３記載の可変容量型過給機。
  5. 　前記液体流路は、前記タービン翼車の回転方向に沿った周方向の少なくとも二か所に設けられており、
    　一方の前記液体流路と他方の前記液体流路との間の位相角は８°以上で、且つ２３°以下である、請求項１～４のいずれか一項記載の可変容量型過給機。
  6. 　前記液体流路の前記流路面と前記内周対向面とは親水面である、請求項１～５のいずれか一項記載の可変容量型過給機。
  7. 　前記バランスホールは、前記ノズルリングの周方向の複数個所に設けられている、請求項４記載の可変容量型過給機。
  8. 　前記複数のバランスホールは、前記ノズルリングの周方向で等間隔に設けられている、請求項７記載の可変容量型過給機。
  9. 　前記液体流路の流路断面は、前記ノズルリングの周方向の幅の全域が前記バランスホールの流路断面内に収まるように設けられている、請求項４記載の可変容量型過給機。
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