JP6626975B2 - タービンハウジング、排気タービン、及び過給機 - Google Patents

Description

本開示は、排気タービンのタービンハウジング、排気タービン、及び過給機に関する。

エンジン等の内燃機関から排出された排ガスのエネルギーを利用して駆動する排気タービンが知られている。排気タービンは内部にタービンホイールを収容するタービンハウジングを備える。このタービンハウジングは、熱容量が大きいため、高温の排ガスと接触することによって排ガスの熱エネルギーを奪い、損失させてしまう。

そのため、特許文献１では、タービンハウジングの入口領域及び出口領域にスリーブを取り付けることによって、タービンハウジングの内壁面と排ガスとが直接接触する面積を少なくしている。
また、特許文献２では、タービンケーシングを、ウェイストゲート流路やスクロール流路などを含む一体の内殻ケーシングと、内側ケーシングを支持する外殻ケーシングと、で構成すると共に、高温ガスに接する内殻ケーシングをセラミックで形成することによって、熱が外部に逃げることを抑制している。

特開２０１６−０７５２８７号公報 特開昭６２−２９７２４号公報

しかしながら、特許文献１では、ウェイストゲート流路におけるタービンハウジングの内壁面と高温の排ガスとが直接接触するので、本ウェイストゲート流路にて排ガスからタービンハウジングへの入熱が生じ、排ガスの熱エネルギーが損失してしまう。
また、特許文献２のタービンケーシングは、ウェイストゲート流路やスクロール流路などを含む一体の内殻ケーシングと、内側ケーシングを支持する外殻ケーシングとを備えるので、タービンケーシングの構造が複雑である。そのため、タービンケーシングの製造が困難である。

以上の問題点に鑑み、本発明に係る幾つかの実施形態は、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制し、且つ、製造が容易なタービンハウジング、排気タービン、及び過給機を提供することを目的とする。

（１）本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングは、
タービンハウジングであって、
タービンホイールを収容するタービン収容部と、前記タービン収容部に排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービン収容部からの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、前記タービン収容部をバイパスするように前記入口流路と前記出口流路とを連通するウェイストゲート流路と、を含むハウジング本体と、
前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の少なくとも前記排ガスの流れ方向の下流側に、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
を備えることを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、ハウジング本体のウェイストゲート流路の少なくとも排ガスの流れ方向の下流側に、ウェイストゲート流路を形成するハウジング本体の内壁面に沿ってスリーブを設けたので、ウェイストゲート流路を形成するハウジング本体の内壁面と排ガスとの接触面積を低減し、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。また、ハウジング本体とは別にスリーブを設けたので、製造時にはスリーブを単独で加工すれば足り、上述した内殻ケーシングと、外殻ケーシングとを備える従来のタービンハウジングよりも容易に製造することができる。

（２）例示的な一実施形態では、上記（１）の構成において、
前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含むことを特徴とする。

上記（２）の構成によれば、スリーブが、排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含むように構成したので、製造時にはスリーブをセクション毎に加工すれば足り、一体構造のスリーブを備えるタービンハウジングよりも容易に製造することができる。

（３）例示的な一実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状であることを特徴とする。

上記（３）の構成によれば、スリーブが排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状を有するので、例えば、湾曲した複雑な形状のスリーブに比較して製造時にスリーブを加工するのが容易になり、タービンハウジングの製造がより容易となる。
また、スリーブが排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状を有するので、例えば、スリーブを、ハウジング本体の出口部側から入口部側に向かって、ウェイストゲート流路に挿入してタービンハウジングを製造する場合に、湾曲した複雑な形状のスリーブに比較してスリーブをウェイストゲート流路に挿入し易くなり、タービンハウジングの製造がより容易になる。

（４）例示的な一実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一つの構成において、前記スリーブは、前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の前記排ガスの流れ方向の下流側のみに設けられることを特徴とする。

ウェイストゲート流路の排ガスの流れ方向の上流側におけるハウジング本体の内壁面は、ハウジング本体の入口部からの排ガスをスムーズに案内するために、複雑な曲面形状に形成されることがある。このような場合、スリーブをウェイストゲート流路の全長に亘って設けようとすると、ウェイストゲート流路の本来あるべき曲面形状が崩れてしまう可能性がある。
上記（４）の構成によれば、スリーブを、ハウジング本体のウェイストゲート流路の排ガスの流れ方向の下流側のみに設けるようにしたので、ウェイストゲート流路の排ガスの流れ方向の上流側におけるハウジング本体の内壁面が複雑な曲面形状に形成されている場合であっても、その曲面形状を崩すことなくハウジング本体の内壁面に沿ってスリーブを設けることができる。

（５）例示的な一実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか一つの構成において、
前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の前記排ガスの流れ方向の下流側の開口端の周縁に沿って設けられる凹部を含み、
前記スリーブは、前記凹部に嵌合するように前記スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部を含む、ことを特徴とする。

上記（５）の構成によれば、ハウジング本体のウェイストゲート流路の排ガスの流れ方向の下流側の開口端の周縁に沿って設けられる凹部に、スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部が嵌合するので、スリーブをハウジング本体に対して位置決めすることができる。その結果、スリーブをハウジング本体に対して容易に組み付けることができ、タービンハウジングの製造が容易となる。

（６）例示的な一実施形態では、上記（５）の構成において、
前記ハウジング本体に前記スリーブを固定するための固定用ピースをさらに備え、
前記スリーブの前記凸部は、前記ハウジング本体の前記凹部に嵌合された状態で、前記固定用ピースと前記ハウジング本体との間に挟持される、ことを特徴とする。

上記（６）の構成によれば、スリーブの凸部が、ハウジング本体の凹部に嵌合された状態で、固定用ピースとハウジング本体との間に挟持されるので、ハウジング本体に対するスリーブの固定を強固なものにすることができる。

（７）例示的な一実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一つの構成において、
前記スリーブは、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の前記内壁面と前記スリーブの外面との間に隙間が形成されるように、前記ハウジング本体に支持されていることを特徴とする。

上記（７）の構成によれば、ウェイストゲート流路を形成するハウジング本体の内壁面とスリーブの外面との間に隙間が形成される。そのため、本隙間によって排ガスからタービンハウジングへの入熱が抑制されるので、排ガスの熱エネルギーの損失をより低減することができる。

（８）例示的な一実施形態では、上記（７）の構成において、
前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記内壁面から径方向内側に、前記隙間の幅だけ突出して設けられた耐圧支持部を含むことを特徴とする。

上記（８）の構成によれば、ハウジング本体の内壁面から径方向内側に、前記隙間の幅だけ突出した耐圧支持部が設けられる。そのため、本耐圧支持部がスリーブの外面を支持するので、スリーブが変形することを抑制することができる。例えば、ウェイストゲート流路を形成するハウジング本体の内壁面とスリーブの外面との間の隙間と、ハウジング本体の出口部と、の圧力差に起因する荷重がスリーブに作用した場合であっても、上記構成の耐圧支持部を設けることで、当該荷重によってスリーブが変形することを抑制することができる。

（９）例示的な一実施形態では、上記（７）又は（８）の構成において、前記隙間に設けられる断熱材をさらに備えることを特徴とする。

上記（９）の構成によれば、ウェイストゲート流路を形成するハウジング本体の内壁面とスリーブの外面との間の隙間に断熱材を設けたので、排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制して、排ガスの熱エネルギーの損失をより低減することが可能となる。

（１０）例示的な一実施形態では、上記（１）から（９）のいずれか一つの構成において、
前記ハウジング本体は、前記スリーブの前記入口部側の端部が接触するように、前記ハウジング本体の前記内壁面から径方向内側に突出して設けられた突起部を含むことを特徴とする。

上記（１０）の構成によれば、スリーブの入口部側の端部が、ハウジング本体の内壁面から径方向内側に突出して設けられた突起部に接触して、ハウジング本体に支持されるので、ハウジング本体に対してスリーブを安定して固定することができる。

（１１）例示的な一実施形態では、上記（１）から（９）のいずれか一つの構成において、
前記スリーブの前記入口部側の端部が、前記ウェイストゲート流路における前記排ガスの流れ方向の上流側に向かって径方向外側に拡がる形状を有することを特徴とする。

上記（１１）の構成によれば、スリーブの入口部側の端部が、ウェイストゲート流路における排ガスの流れ方向の上流側に向かって径方向外側に拡がる形状を有する。そのため、スリーブの入口部側の端部が、ハウジング本体の入口部からウェイストゲート流路に流入する排ガスをスムーズに案内するので、排ガスの流れに剥離が生ずることを抑制して、排ガスの圧力損失を低減することができる。

（１２）例示的な一実施形態では、上記（１）から（１１）のいずれか一つの構成において、
前記スリーブの内面に遮熱コーティングを備えることを特徴とする。

上記（１２）の構成によれば、スリーブの内面に遮熱コーティングを備えるので、ウェイストゲート流路における排ガスからタービンハウジングへの入熱を抑制して、排ガスの熱エネルギーの損失をより低減することができる。

（１３）本発明の幾つかの実施形態に係る排気タービンは、
上記（１）から（１２）のいずれか一つのタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに収容されるタービンホイールと、を備えることを特徴とする。

上記（１３）の構成によれば、上記（１）から（１２）のいずれか一つのタービンハウジングを備えるので、排ガスタービンに流入する排ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。また、タービンハウジングを容易に製造することができるので、排気タービンの製造も容易となる。

（１４）本発明の幾つかの実施形態に係る過給機は、上記（１３）に記載の排気タービンと、
前記排気タービンによって駆動されるように構成されたコンプレッサと、
を備えることを特徴とする。

上記（１４）の構成によれば、上記（１３）の排気タービンを備えるので、排気タービンにおける排ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。また、排気タービンを容易に製造することができるので、過給機の製造も容易となる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、ウェイストゲート流路にスリーブを設けることにより、ウェイストゲート流路を形成するハウジング本体の内壁面と排ガスとの接触面積を低減し、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制することが可能である。また、ハウジング本体とは別にスリーブを設けたので、製造時にはスリーブを単独で加工すれば足り、タービンハウジングを容易に製造することが可能である。

本発明の幾つかの実施形態に係る過給機の構成を模式的に示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングのウェイストゲート流路の周辺構造の一例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングのウェイストゲート流路の周辺構造の変形例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングのウェイストゲート流路の周辺構造の別の変形例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例を示す図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

以下の説明では、まず初めに、幾つかの実施形態に係る過給機の全体構成の一例を、図１を参照して説明する。次に、幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの構成の一例と、２つの変形例とを、図２から図４を参照して説明する。そして、幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例と変形例とを図５及び図６を参照して説明する。

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る過給機の構成を模式的に示す図である。なお、幾つかの実施形態では、過給機は、例えば自動車用エンジン等に搭載されるターボチャージャである。

図１に示すように、過給機１は、回転軸３と、回転軸３の一端側に設けられたコンプレッサ７と、回転軸３の多端側に設けられた排気タービン１０とを備える。また、過給機１は、回転軸３を回転可能に支持するラジアル軸受（不図示）と、回転軸３のスラスト力を支持するスラスト軸受（不図示）とを内部に含む軸受ハウジング５を備える。

コンプレッサ７は、回転軸３の一端側に設けられたインペラ７１と、インペラ７１を収容するコンプレッサハウジング７３とを備える。コンプレッサハウジング７３には、その外周部に、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路７５が形成されており、コンプレッサスクロール流路７５の中心部分にはインペラ７１が収容される。また、コンプレッサハウジング７３には、回転軸３の軸方向に沿って延伸し、インペラ７１にエンジン等に供給する吸気を導く入口流路７７が形成されている。また、コンプレッサハウジング７３には、インペラ７１から吐出されコンプレッサスクロール流路７５を通過した吸気をコンプレッサハウジング７３の外部に導くための出口流路７９が形成されている。

一方、排気タービン１０は、回転軸３の他端側に設けられたタービンホイール１１と、タービンホイール１１を収容するタービンハウジング１３とを備える。また、タービンハウジング１３は、ハウジング本体１００と、後述するスリーブとを備える。

タービンハウジング１３のハウジング本体１００には、その外周部に、渦巻き状のタービンスクロール流路１０３が形成されている。ハウジング本体１００は、本タービンスクロール流路１０３の内周側に位置し、タービンホイール１１を収容するためのタービン収容部１０５を含む。また、ハウジング本体１００は、タービンスクロール流路１０３を介してタービン収容部１０５にエンジン等からの排ガスを導くための入口流路１０７を形成する入口部１０９を含む。また、ハウジング本体１００は、回転軸３の軸方向に沿って延伸し、タービン収容部１０５からの排ガスを排出するための出口流路１１１を形成する出口部１１３を含む。

さらに、ハウジング本体１００は、タービン収容部１０５をバイパスするようにハウジング本体１００の入口流路１０７と出口流路１１１とを連通するウェイストゲート流路１１５を含む。また、本ウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の下流側には、ウェイストゲート流路１１５を介してハウジング本体１００の出口部１１３に導かれる排ガスの流量を調整するためのウェイストゲート弁１１７が設けられている。
そのため、ウェイストゲート弁１１７が開いているとき、ハウジング本体１００の入口流路１０７に流入したエンジン等からの排ガスの一部は、スクロール流路１０３を介してタービン収容部１０５に導かれることなく、ウェイストゲート流路１１５を介してハウジング本体の出口流路１１１に導かれる。

図２は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングのウェイストゲート流路の周辺構造の一例を示す図である。なお、図２（ａ）は、タービンハウジングのウェイストゲート流路とその周辺の断面図である。また、図２（ｂ）は、ウェイストゲート流路の排ガスの流れ方向の下流側の開口を正面から視た図である。

上述した通り、タービンハウジング１３はハウジング本体１００を備え、本ハウジング本体１００は、タービンホイール１１を収容するタービン収容部１０５（図１）と、タービン収容部１０５に排ガスを導くための入口流路１０７を形成する入口部１０９と、タービン収容部１０５からの排ガスを排出するための出口流路１１１を形成する出口部１１３とを含む。さらに、ハウジング本体１００は、タービン収容部１０５をバイパスするようにハウジング本体１００の入口流路１０７と出口流路１１１とを連通するウェイストゲート流路１１５とを備える。

さらに、タービンハウジング１３は、ハウジング本体１００のウェイストゲート流路１１５の内壁面１０１に沿って設けられるスリーブ２００を備える。スリーブ２００によって、ハウジング本体１００の内壁面１０１と、ウェイストゲート流路１１５を流れる排ガスと、が直接接触する面積が低減されている。
また、幾つかの実施形態においてスリーブ２００は、ハウジング本体１００の出口部１１３側から入口部１０９側に向かって、ウェイストゲート流路１１５に挿入されてハウジング本体１００に組み付けられている。

本実施形態においてスリーブ２００は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状である。この場合、ハウジング本体１００のウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の下流側１１５ｂのみに設けてもよい。
他の実施形態では、ウェイストゲート流路１１５が湾曲しており、スリーブ２００は、ウェイストゲート流路１１５の湾曲形状に沿った形状を有していてもよい。この場合、スリーブ２００が円筒形状である場合に比べて、ウェイストゲート流路１１５を流れる排ガスを、スリーブ２００によって、スムーズに案内することができる。
また、図２（ａ）に示す例示的な実施形態では、円筒形状のスリーブ２００がウェイストゲート流路１１５の下流側１１５ｂのみに設けられているが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、他の実施形態では、スリーブ２００は、ウェイストゲート流路１１５の全長に亘って設けられていてもよい。この場合、スリーブ２００がウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の一部のみに設けられる場合に比べて、ハウジング本体１００の内壁面１０１と排ガスとが接触する面積を小さくすることができ、排ガスの熱エネルギーの損失が抑制される。

また、本実施形態で例示されるスリーブ２００は、図２（ａ）、（ｂ）に示す通り、ガスの流れ方向に沿って分割された第１セクション２００ａと第２セクション２００ｂとを含む。
他の幾つかの実施形態において、スリーブ２００は、ガスの流れ方向に分割されていなくてもよい。この場合、スリーブ２００がガスの流れ方向に分割されて形成されている場合に比べ、スリーブ２００の強度を高くすることができる。
また、さらに別の実施形態において、スリーブ２００は、排ガスの流れ方向に沿って３つ以上のセクションに分割されていてもよい。さらに、スリーブ２００は、排ガスの流れ方向に沿って複数のセクションに分割されていることに加えて、各セクションが排ガスの流れ方向に交差する方向に沿ってさらに分割されていてもよい。

続いて、ハウジング本体１００に対するスリーブ２００の支持構造について説明する。
ハウジング本体１００は、ウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の下流側１１５ｂの開口端の周縁に沿って設けられる凹部１１９を含んでいる。
一方、スリーブ２００は、スリーブ２００の排ガスの下流側の端部２０３において、スリーブ２００の径方向外側に突出して設けられた凸部２０５を含む。そして、凸部２０５は、ハウジング本体１００の凹部１１９に嵌合されている。

なお、幾つかの実施形態において、スリーブ２００の凸部２０５は、ハウジング本体１００の凹部１１９に対して、例えば、レーザ溶接等で固定されることができる。また、他の幾つかの実施形態において、例えば、スリーブ２００の凸部２０５は、ハウジング本体１００の凹部１１９に対して焼き嵌めや冷やし嵌め等の嵌合いのみによって固定されていてもよい。

また、スリーブ２００は、ウェイストゲート流路１１５を形成するハウジング本体１００の内壁面１０１とスリーブ２００の外面２０７との間に隙間５０１が形成されるように、ハウジング本体１００に支持されている。

また、ハウジング本体１００は、ハウジング本体１００の内壁面１０１から径方向内側に、隙間５０１の幅だけ突出して設けられた耐圧支持部１２１を含んでいる。本実施形態において耐圧支持部１２１は、ハウジング本体１００において、ハウジング本体１００の凹部１１９の排ガスの流れ方向上流側に隣接して形成された環状の部材であり、その内周面がスリーブ２００の外面２０７に当接している。また、耐圧支持部１２１の排ガスの流れ方向の下流側の側面がスリーブ２００の凸部２０５に当接している。

スリーブ２００の排ガスの下流側の端部２０３には、ハウジング本体１００の出口部１１３と隙間５０１との圧力差に起因する荷重が作用する。本実施形態では、スリーブ２００の外面２０７を本耐圧支持部１２１で支えるので、スリーブ２００にこのような荷重が作用する場合であっても、スリーブ２００が変形することを抑制することができる。

また、ハウジング本体１００は、スリーブ２００の排ガスの上流側（スリーブ２００のタービンハウジング１００の入口部１０９側）の端部２０１が接触するように、ハウジング本体１００の内壁面１０１から径方向内側に突出して設けられた突起部１２３を含んでいる。そして、ハウジング本体１００の突起部１２３に対し、スリーブ２００の排ガスの上流側の端部２０１が接触することでスリーブ２００がハウジング本体１００に支持されている。
なお、幾つかの実施形態において、ハウジング本体１００の突起部１２３の内周面の形状は、ウェイストゲート流路１１５における排ガスの流れ方向の上流側に向かって径方向外側に拡がる形状としてもよい。このようにすることで、ウェイストゲート流路１１５を流れる排ガスをスムーズに案内することができる。

幾つかの実施形態では、タービンハウジングには以下に示す変形例が適用されてもよい。図３は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングのウェイストゲート流路の周辺構造の変形例を示す図である。なお、図３（ａ）は、タービンハウジングのウェイストゲート流路とその周辺の断面図である。また、図３（ｂ）は、ウェイストゲート流路の排ガスの流れ方向の下流側の開口を正面から視た図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例に係るタービンハウジング１３は、ハウジング本体１００にスリーブ２００を固定するための固定用ピース３００をさらに備えている。本変形例において、固定用ピース３００は、環状の部材であり、ハウジング本体１００の凹部１１９に嵌合している。そして、スリーブ２００の凸部２０５は、ハウジング本体１００の凹部１１９に嵌合された状態で、固定用ピース３００とハウジング本体１００との間に挟持されている。
なお、幾つかの実施形態において固定用ピース３００はハウジング本体１００の凹部１１９に対して溶接で固定されていてもよい。

本変形例によれば、スリーブ２００の凸部２０５は、ハウジング本体１００の凹部１１９に嵌合された状態で、固定用ピース３００とハウジング本体１００との間に挟持されるので、ハウジング本体１００に対するスリーブ２００の固定を強固なものにすることができる。

本変形例によれば、固定用ピース３００を備えるため、固定用ピース３００をハウジング本体１００に対して溶接で固定しつつ、スリーブ２００の凸部２０５を固定用ピース３００とハウジング本体１００との間に挟持することもできる。このことによって、ハウジング本体１００に対するスリーブ２００の固定をより強固なものにすることができる。
また、溶接によってスリーブ２００をハウジング本体１００に直接固定する場合、スリーブ２００の厚さが小さいため、溶接時に発生する熱によってスリーブ２００が変形してしまう可能性がある。この点、上述のようにスリーブ２００ではなく固定用ピース３００をハウジング本体１００に溶接で固定することで、スリーブ２００の変形を抑制しながら、スリーブ２００をハウジング本体１００に対して強固に固定できる。

また、幾つかの実施形態では、タービンハウジングには以下に示す上述とは別の変形例が適用されてもよい。図４は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングのウェイストゲート流路の周辺構造の別の変形例を示す図である。

図４に示すように、本変形例に係るタービンハウジング１３では、スリーブ２００の排ガスの上流側の端部２１１が、ウェイストゲート流路１１５における排ガスの流れ方向の上流側１１５ａに向かって径方向外側に拡がる形状を有している。そのため、スリーブの入口側の端部２１１が、ハウジング本体１００の入口部１０９からウェイストゲート流路１１５に流入する排ガスをスムーズに案内するので、排ガスの流れに剥離が生ずることを抑制して、排ガスの圧力損失を低減することができる。

次に、図５を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例について説明する。図５は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の一例を示す図である。

図５に示すように、幾つかの実施形態に係るタービンハウジング１３は、スリーブ２００の内面に遮熱コーティング５００を備える。本遮熱コーティング５００は、例えば溶射によって形成されることができる。
すなわち、本実施形態によれば、ハウジング本体１００の内壁面１０１とスリーブ２００の外面２０７との間に隙間５０１が形成され、さらに、スリーブ２００の内面に遮熱コーティング５００が形成される。こうして、隙間５０１、スリーブ２００及び遮熱コーティング５００の３つの層によって、ウェイストゲート流路１１５とハウジング本体１００の内壁面とが隔てられる。

そして、遮熱コーティング５００によって、ウェイストゲート流路１１５における排ガスからスリーブ２００への熱の侵入を遮ることができるので、排ガスからタービンハウジング１３への入熱をさらに抑制することができる。

また、例えば、スリーブ２００が、排ガスの流れ方向に沿って２つのセクションに分割されていて、遮熱コーティング５００が溶射によってスリーブ２００の内面に形成される場合には、筒状の一体構造のスリーブと比較して容易に遮熱コーティング５００が形成されることができる。

図６を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の変形例について説明する。図６は、本発明の幾つかの実施形態に係るタービンハウジングの遮熱構造の変形例を示す図である。

図６に示すように、幾つかの実施形態において、タービンハウジング１３は、ハウジング本体１００の内壁面１０１とスリーブ２００の外面２０７との間の隙間５０１に設けられた断熱材５０２を備える。

この断熱材５０２によって、スリーブ２００からタービンハウジング１３に伝わる熱の量を小さくすることができるので、排ガスからタービンハウジング１３への入熱をさらに抑制することができる。
なお、本変形例において例示的に示す実施形態では、スリーブ２００の内面に遮熱コーティング５００が形成されているが、これに限られず、別の幾つかの実施形態では遮熱コーティング５００を省略してもよい。

上述した幾つかの実施形態によれば、ハウジング本体１００のウェイストゲート流路１１５の少なくとも排ガスの流れ方向の下流側１１５ｂに、ウェイストゲート流路１１５を形成するハウジング本体１００の内壁面１０１に沿ってスリーブ２００を設けたので、ウェイストゲート流路１１５を形成するハウジング本体１００の内壁面１０１と排ガスとの接触面積を低減し、排ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。
このことにより、例えば、排気タービン１０の排ガスの流れ方向下流側に、排ガス中の有害成分を浄化するための触媒を設けている場合には、排気タービン１０から排出される排ガスの温度を高く保つことができるので、過給機１の始動時において、触媒を活性化させるまでの時間を短縮することができる。

また、上述の実施形態によれば、ハウジング本体１００とは別にスリーブ２００を設けたので、製造時にはスリーブ２００を単独で加工すれば足り、タービンハウジング１３を容易に製造することができる。

また上述の実施形態によれば、スリーブ２００が、排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクション（２００ａ，２００ｂ）を含むように構成したので、製造時にはスリーブ２００をセクション毎に加工すれば足り、一体構造のスリーブを備えるタービンハウジングよりも容易に製造することができる。

また上述の実施形態によれば、スリーブ２００が排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状を有するので、例えば、湾曲した複雑な形状のスリーブに比較して製造時にスリーブ２００を加工するのが容易になり、タービンハウジング１３の製造がより容易となる。
また、スリーブ２００が排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状を有するので、例えば、スリーブ２００を、ハウジング本体１００の出口部１１３側から入口部１０９側に向かって、ウェイストゲート流路１１５に挿入してタービンハウジングを製造する場合に、湾曲した複雑な形状のスリーブに比較してスリーブ２００をウェイストゲート流路１１５に挿入し易くなり、タービンハウジング１３の製造がより容易になる。

ここで、ウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の上流側１１５ａにおけるハウジング本体１００の内壁面１０１は、ハウジング本体１００の入口部１０９からの排ガスをスムーズに案内するために、複雑な曲面形状に形成されることがある。このような場合、スリーブ２００をウェイストゲート流路１１５の全長に亘って設けようとすると、ウェイストゲート流路１１５の本来あるべき曲面形状が崩れてしまう可能性がある。
上述の実施形態によれば、スリーブ２００を、ハウジング本体１００のウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の下流側１１５ｂのみに設けるようにしたので、ウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の上流側１１５ａにおけるハウジング本体１００の内壁面１０１が複雑な曲面形状に形成されている場合であっても、その曲面形状を崩すことなくハウジング本体１００の内壁面１０１に沿ってスリーブ２００を設けることができる。

また、上述の実施形態によれば、ハウジング本体１００のウェイストゲート流路１１５の排ガスの流れ方向の下流側１１５ｂの開口端の周縁に沿って設けられる凹部１１９に、スリーブ２００の径方向外側に突出して設けられる凸部２０５が嵌合するので、スリーブ２００をハウジング本体１００に対して位置決めすることができる。その結果、スリーブ２００をハウジング本体１００に対して容易に組み付けることができ、タービンハウジング１３の製造が容易となる。

また、上述の実施形態によれば、スリーブ２００は、ウェイストゲート流路１１５を形成するハウジング本体１００の内壁面１０１とスリーブ２００の外面２０７との間に隙間５０１が形成されるように、ハウジング本体１００に支持されるので、本隙間５０１によって排ガスからタービンハウジング１３への入熱が抑制されて、排ガスの熱エネルギーの損失をより低減することができる。

また、上述の実施形態によれば、ハウジング本体１００の内壁面１０１から径方向内側に、隙間５０１の幅だけ突出した耐圧支持部１２１が設けられる。そのため、本耐圧支持部１２１がスリーブ２００の外面２０７を支持するので、スリーブ２００が変形することを抑制することができる。例えば、ウェイストゲート流路１１５を形成するハウジング本体１００の内壁面１０１とスリーブ２００の外面２０７との間の隙間５０１と、ハウジング本体１００の出口部１１３と、の圧力差に起因する荷重がスリーブ２００に作用した場合であっても、上記構成の耐圧支持部１２１を設けることで、当該荷重によってスリーブ２００が変形することを抑制することができる。

また、上述の実施形態によれば、スリーブ２００の排ガスの流れ方向の上流側の端部２０１が、ハウジング本体１００の内壁面１０１から径方向内側に突出して設けられた突起部１２３に接触して、ハウジング本体１００に支持されるので、ハウジング本体１００に対してスリーブ２００を安定して固定することができる。

１ 過給機
３ 回転軸
５ 軸受ハウジング
７ コンプレッサ
７１ インペラ
７３ コンプレッサハウジング
７５ コンプレッサスクロール流路
７７ コンプレッサ入口流路
７９ コンプレッサ出口流路
１０ 排気タービン
１１ タービンホイール
１３ タービンハウジング
１００ ハウジング本体
１０１ 内壁面
１０３ タービンスクロール流路
１０５ タービン収容部
１０７ 入口流路
１０９ 入口部
１１１ 出口流路
１１３ 出口部
１１５ ウェイストゲート流路
１１５ａ ウェイストゲート流路の上流側
１１５ｂ ウェイストゲート流路の下流側
１１７ ウェイストゲート弁
１１９ 凹部
１２１ 耐圧支持部
１２３ 突起部
２００ スリーブ
２００ａ スリーブ第１セクション
２００ｂ スリーブ第２セクション
２０１ スリーブの入口側の端部
２１１ スリーブの入口側の端部（変形例）
２０３ スリーブの出口側の端部
２０５ 凸部
２０７ スリーブの外面
３００ 固定用ピース
５００ コーティング
５０１ 隙間
５０２ 断熱材

Claims (14)

1. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するタービン収容部と、前記タービン収容部に排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービン収容部からの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、前記タービン収容部をバイパスするように前記入口流路と前記出口流路とを連通するウェイストゲート流路と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の少なくとも前記排ガスの流れ方向の下流側に、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
   前記ハウジング本体内の前記出口流路内に配置され、前記ウェイストゲート流路における前記排ガスの流量を調整するためのウェイストゲート弁と、
   を備え、
   前記スリーブは、前記ウェイストゲート弁からみて前記ウェイストゲート流路の上流側に位置し、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の前記内壁面と前記スリーブの外面との間に隙間が形成されるように、前記ハウジング本体に支持されている
   ことを特徴とするタービンハウジング。
2. 前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って分割された複数のセクションを含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンハウジング。
3. 前記スリーブは、前記排ガスの流れ方向に沿って延びる円筒形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタービンハウジング。
4. 前記スリーブは、前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の前記排ガスの流れ方向の下流側のみに設けられる、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
5. 前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の前記排ガスの流れ方向の下流側の開口端の周縁に沿って設けられる凹部を含み、
   前記スリーブは、前記凹部に嵌合するように前記スリーブの径方向外側に突出して設けられる凸部を含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
6. 前記ハウジング本体に前記スリーブを固定するための固定用ピースをさらに備え、
   前記スリーブの前記凸部は、前記ハウジング本体の前記凹部に嵌合された状態で、前記固定用ピースと前記ハウジング本体との間に挟持される
   ことを特徴とする請求項５に記載のタービンハウジング。
7. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するタービン収容部と、前記タービン収容部に排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービン収容部からの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、前記タービン収容部をバイパスするように前記入口流路と前記出口流路とを連通するウェイストゲート流路と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の少なくとも前記排ガスの流れ方向の下流側に、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブは、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の前記内壁面と前記スリーブの外面との間に隙間が形成されるように、前記ハウジング本体に支持されている
   前記ハウジング本体は、前記ハウジング本体の前記内壁面から径方向内側に、前記隙間の幅だけ突出して設けられた耐圧支持部を含むことを特徴とするタービンハウジング。
8. 前記隙間に設けられる断熱材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のタービンハウジング。
9. タービンハウジングであって、
   タービンホイールを収容するタービン収容部と、前記タービン収容部に排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービン収容部からの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、前記タービン収容部をバイパスするように前記入口流路と前記出口流路とを連通するウェイストゲート流路と、を含むハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の少なくとも前記排ガスの流れ方向の下流側に、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
   を備え、
   前記ハウジング本体は、前記スリーブの前記入口部側の端部が接触するように、前記ハウジング本体の前記内壁面から径方向内側に突出して設けられた突起部を含むことを特徴とするタービンハウジング。
10. タービンハウジングであって、
    タービンホイールを収容するタービン収容部と、前記タービン収容部に排ガスを導くための入口流路を形成する入口部と、前記タービン収容部からの前記排ガスを排出するための出口流路を形成する出口部と、前記タービン収容部をバイパスするように前記入口流路と前記出口流路とを連通するウェイストゲート流路と、を含むハウジング本体と、
    前記ハウジング本体の前記ウェイストゲート流路の少なくとも前記排ガスの流れ方向の下流側に、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の内壁面に沿って設けられるスリーブと、
    を備え、
    前記スリーブの前記入口部側の端部が、前記ウェイストゲート流路における前記排ガスの流れ方向の上流側に向かって径方向外側に拡がる形状を有することを特徴とするタービンハウジング。
11. 前記スリーブは、前記ウェイストゲート流路を形成する前記ハウジング本体の前記内壁面と前記スリーブの外面との間に隙間が形成されるように、前記ハウジング本体に支持されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のタービンハウジング。
12. 前記スリーブの内面に遮熱コーティングを備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のタービンハウジングと、
    前記タービンハウジングに収容されるタービンホイールと、を備えることを特徴とする排気タービン。
14. 請求項１３に記載の排気タービンと、
    前記排気タービンによって駆動されるように構成されたコンプレッサと、
    を備えることを特徴とする過給機。

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