JP7169890B2 - 回転機械のケーシング及び回転機械 - Google Patents

Description

本開示は、回転機械のケーシング及び回転機械に関する。

回転機械として、タービン、電動機、ポンプ、エンジン、ターボチャージャ等が知られている。このような回転機械は、複数のハウジングを締結したケーシングを備えていることが一般的である。

例えば、特許文献１には、タービンハウジングと軸受ハウジングの間にバックプレートを挟んだ状態で、挟持具（締結部材）によってタービンハウジングと軸受ハウジングとを挟持（締結）するターボチャージャが開示されている。このターボチャージャは、締結後の状態において、タービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部とを互いに離す方向に弾性力が作用するように構成されている。

このターボチャージャは、締結前の状態では、タービンハウジング側フランジ部と軸受ハウジング側フランジ部の間に隙間を有している。締結後の状態では、両者が互いに当接するように弾性変形する。

国際公開第２０１７／１９９３６４号

特許文献１の構成によれば、タービンハウジングと軸受ハウジングは、締結前の状態では当接しないため、締結後の状態でなければ、当接状態がわからない。また、タービンハウジング及び軸受ハウジングは、弾性変形によって当接するため、弾性変形に起因した軸方向の位置決め状態の変化が生じる。このような弾性変形によって当接する構成では、軸方向のハウジング同士の軸方向の位置決め精度を確保することが困難である。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ハウジング同士の軸方向の位置決め精度を確保することが可能な回転機械のケーシング及び回転機械を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械のケーシングは、
第１フランジ部、及び、該第１フランジ部の径方向内側に位置する凹部を有する第１ハウジングと、
第２フランジ部、及び、該第２フランジ部の径方向内側に位置して前記凹部に嵌合可能な凸部を有する第２ハウジングと、
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを締結する締結部材と、を備え、
前記第１ハウジングは、前記凹部及び前記凸部の嵌合により形成される位置決め部により、前記第２ハウジングに対して径方向に位置決めされ、
前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に前記位置決め部又は前記位置決め部よりも径方向外側の領域において互いに当接し、該当接の位置で前記締結部材による軸方向の締結荷重を伝達する荷重伝達部を形成する。

上記（１）の構成によれば、第１ハウジング及び第２ハウジングは、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に互いに当接し、その当接位置に荷重伝達部が形成される。すなわち、第１ハウジング及び第２ハウジングは、弾性変形しなくても互いに当接する。そのため、弾性変形に起因した軸方向の位置決め状態の変化を抑制することができ、ハウジング同士の軸方向の位置決め精度を確保することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記荷重伝達部は、締結前の状態で互いに平行な面同士の面接触により形成される。

上記（２）の構成によれば、第１ハウジング及び第２ハウジングは、面接触で当接する。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシングの振動や騒音を抑えることができる。また、面接触の当接により、シーリング効果を得ることもできる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
バックプレートをさらに備え、
前記荷重伝達部は、前記バックプレートよりも径方向外側に位置し、
前記荷重伝達部と前記締結部材との径方向距離は、前記バックプレートと前記締結部材との径方向距離より小さい。

上記（３）の構成によれば、バックプレートによる遮熱効果を得ることができる。また、ケーシングがバックプレートを備える構成であっても、バックプレートよりも径方向外側で締結部材との径方向距離が小さい位置で荷重伝達を行うことができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシングの振動や騒音を抑えることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記バックプレートは、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを引き離す方向に付勢する付勢力によって前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に保持されている。

バックプレートを備える構成では、荷重伝達部だけでなく、バックプレートが保持されている位置でも締結荷重が伝達され得る。複数位置で締結荷重が伝達する場合、締結状態の安定化を阻害する虞がある。しかし、上記（４）の構成は、第１ハウジングと第２ハウジングの相対的な位置関係がバックプレートによって変化することを前提としていない構成である。この場合、バックプレートには、第１ハウジングと第２ハウジングとの間に保持する程度の付勢力を作用させればよい。そのため、上記（４）の構成によれば、バックプレートからの締結荷重の伝達を軽減し、主に荷重伝達部によって締結荷重を伝達させ、締結状態を安定化することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記バックプレートの径方向外側部分は、軸方向に沿った断面において、Ｖ字形状、Ｃ字形状、又はコの字形状（Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｕ－ｓｈａｐｅｄ）を有し、
前記バックプレートは、前記径方向外側部分の弾性変形によって生じる前記付勢力によって、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に保持される。

上記（５）の構成によれば、バックプレートそれ自体が弾性変形によって付勢力を生じさせる。そのため、バックプレートに付勢するための付勢部材を新たに設ける必要がなく、部品点数の増加を抑えることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの隙間に設けられたシール部材をさらに備え、
前記荷重伝達部は、前記シール部材よりも径方向外側に位置し、
前記荷重伝達部と前記締結部材との径方向距離は、前記シール部材と前記締結部材との径方向距離より小さい。

上記（６）の構成によれば、シール部材によるシーリング効果を得ることができる。また、ケーシングがシール部材を備える構成であっても、シール部材よりも径方向外側で締結部材との径方向距離が小さい位置で荷重伝達を行うことができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシングの振動や騒音を抑えることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記シール部材は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを引き離す方向に付勢する付勢力によって前記隙間に保持されている。

シール部材を備える構成では、荷重伝達部だけでなくシール部材が保持されている位置でも締結荷重が伝達され得る。複数位置で締結荷重が伝達する場合、締結状態の安定化を阻害する虞がある。しかし、上記（７）の構成は、第１ハウジングと第２ハウジングの相対的な位置関係がシール部材によって変化することを前提としていない構成である。そのため、シール部材には、第１ハウジングと第２ハウジングとの間に保持する程度の付勢力を作用させればよい。そのため、上記（７）の構成によれば、シール部材からの締結荷重の伝達を軽減し、主に荷重伝達部によって締結荷重を伝達させ、締結状態を安定化することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか１つの構成において、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングの少なくとも何れか一方には、他方に向かって突出し、少なくとも一部が該他方に当接する突出部が設けられ、
前記荷重伝達部は、前記突出部と前記他方の当接によって形成される。

上記（８）の構成によれば、突出部により荷重伝達部の形成を確実化することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか１つの構成において、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングの何れか一方には、軸方向に対して傾きを有する第１傾斜面を有し、かつ他方に向かって突出し、少なくとも一部が該他方に当接する突出部が設けられ、
前記他方は、前記突出部が嵌合される前記第１傾斜面と平行な第２傾斜面を有し、
前記荷重伝達部は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面の当接によって形成される。

上記（９）の構成によれば、第１傾斜面と第２傾斜面の当接により、荷重伝達部が形成されるだけでなく、当接部分で径方向に位置決めされるため、ハウジング同士のセンタリング効果も得ることができる。その結果、ハウジング間の締結状態が安定化し、振動や騒音を抑えることができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか１つの構成において、
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部の少なくとも何れか一方には、他方に向かって突出し、径方向に沿った先端面の少なくとも一部が該他方に当接する突出部が設けられ、
前記他方は、前記先端面が当接する径方向に沿った平面を有し、
前記荷重伝達部は、前記先端面と前記平面の当接によって形成される。

上記（１０）の構成によれば、径方向外側位置にある第１フランジ部と第２フランジ部の間に、荷重伝達部が形成されるため、より効果的に締結荷重を伝達することができる。荷重伝達効果だけでなくハウジング同士の軸方向の位置決め効果も得ることができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、振動や騒音を抑えることができる。また、荷重伝達部は、径方向に沿った先端面及び平面の当接によって形成される。このような荷重伝達部によれば、径方向に沿っていない平面同士の当接とは異なり、分力を生じさせずに締結部材による軸方向の締結荷重を伝達することができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化する。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）の何れか１つの構成において、
前記突出部と前記他方の少なくとも何れか一方は、少なくとも一部にショットピーニング加工面を有し、
前記荷重伝達部は、前記ショットピーニング加工面の当接により形成される。

上記（１１）の構成によれば、ショットピーニング加工面の摩擦力により、ハウジング間の締結状態が安定化し、振動や騒音を抑えることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか１つの構成において、
前記荷重伝達部は、前記締結部材の軸方向幅の範囲内の位置に形成される。

締結部材の軸方向幅の範囲外の位置に荷重伝達部が形成される場合、締結荷重が第１ハウジング又は第２ハウジングに曲げモーメントとして作用する虞があり、軸方向に締結荷重が効果的に伝達しない虞がある。この点、上記（１２）の構成によれば、締結部材の軸方向幅の範囲内の位置に荷重伝達部が形成されるため、軸方向に締結荷重を効果的に伝達することができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れか１つの構成において、
前記締結部材は、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に沿って径方向に延在する延在部を有し、
前記荷重伝達部の少なくとも一部は、前記延在部の径方向幅の範囲内の位置に形成される。

上記（１３）の構成によれば、荷重伝達部は、締結部材の延在部の径方向幅の範囲内の位置に位置するため、締結部材の力点と荷重伝達部の作用点の作用線のずれが小さくなる。そのため、締結荷重を直接的に伝達することができる。

（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記（１）乃至（１３）の何れか一つに記載のケーシング、及び、インペラを備える。

上記（１４）の構成によれば、回転機械は、上記（１）乃至（１３）の何れか一つに記載のケーシングを備えている。そのため、回転機械のハウジング同士の軸方向の位置決め精度を確保することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ハウジング同士の軸方向の位置決め精度を確保することが可能な回転機械のケーシング及び回転機械が提供される。

本発明の一実施形態に係る回転機械の回転軸線に沿った概略断面図である。 Ｖカップリングの構造を概略的に示す図である。 一実施形態に係る回転機械のケーシングの締結状態を示す拡大断面図である。 一実施形態に係る回転機械のケーシングの締結状態を示す拡大断面図である。 一実施形態に係る回転機械のケーシングの締結状態を示す拡大断面図である。 一実施形態に係る回転機械のケーシングの締結状態を示す拡大断面図である。

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、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
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。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
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。

図１は、本発明の一実施形態に係る回転機械１００の回転軸線に沿った概略断面図である。ここでは、回転機械１００がターボチャージャである場合を一例として説明する。このターボチャージャは、内燃機関に吸気を強制的に送り込むための過給機であれば特に限定されず、例えば、自動車用のターボチャージャであってもよいし、舶用のターボチャージャであってもよい。なお、回転機械１００は、ターボチャージャではなく、タービン、電動機、ポンプ、エンジン等であってもよい。

図１に示すように、回転機械１００は、タービンロータ２と、タービンロータ２にシャフト８を介して連結されたインペラ１０と、インペラ１０を収容するコンプレッサハウジング１２と、シャフト８を回転可能に支持する軸受装置１４と、タービンロータ２及びシャフト８を収容するケーシング３０とを備える。なお、ケーシング３０は、コンプレッサハウジング１２と別体ではなく、コンプレッサハウジング１２を含む構成であってもよい。

回転機械１００は、不図示のエンジンの排ガスによってタービンロータ２を回転駆動し、タービンロータ２と同軸に設けられたインペラ１０の回転によって空気を圧縮してエンジンに供給するよう構成されている。

ケーシング３０は、タービンロータ２を収容するタービンハウジングとしての第１ハウジング４と、軸受装置１４を収容する軸受ハウジングとしての第２ハウジング１６とを備える。

この例では、第１ハウジング４をタービンハウジングとして、第２ハウジング１６を軸受ハウジングとして説明している。しかし、第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、このようなハウジングに限定されない。例えば、第２ハウジング１６がタービンハウジングであってもよいし、第１ハウジング４が軸受ハウジングであってもよい。第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、ここで例示していないハウジングであってもよい。

以下の説明では、タービンロータ２の軸方向を単に「軸方向」といい、タービンロータ２の径方向を単に「径方向」といい、タービンロータ２の周方向を単に「周方向」という。回転機械１００の回転軸線により近い位置を「径方向内側」といい、回転機械１００の回転軸線からより離れた位置を「径方向外側」という。

第１ハウジング４は、第１フランジ部６を外周側に有し、その第１フランジ部６の径方向内側に位置する凹部２６を有する。第２ハウジング１６は、第１ハウジング４の第１フランジ部６と対向する第２フランジ部１８を外周側に有し、その第２フランジ部１８の径方向内側に位置する凸部２８を有する。凸部２８は、凹部２６に嵌合可能に構成される。

また、ケーシング３０は、第１フランジ部６と第２フランジ部１８とを締結することによって第１ハウジング４と第２ハウジング１６とを締結する締結部材２０を備える。締結部材２０は、例えば図２に示すＶカップリングであってもよい。Ｖカップリングは、Ｖバンドクランプ、Ｇカップリング等とも称される。

図２は、Ｖカップリングの構造を概略的に示している。Ｖカップリングは、半円弧状に形成された一対のクランプ片５２，５４の端部同士を位置合わせした状態において、一方の端部同士をリンク５６で連結し、他方の端部同士をボルト５８で締め付けることにより、第１フランジ部６（図１参照）と第２フランジ部１８（図１参照）とを締結する。Ｖカップリングは、上述したようにボルト５８を締め付けることにより、Ｖカップリング（クランプ片５２，５４）の周方向全体に亘って中心線Ｏに向けた面圧を作用させる結果として、第１フランジ部６と第２フランジ部１８とを挟持するよう構成されている。なお、締結部材２０は、Ｖカップリングのように、第１フランジ部６と第２フランジ部１８とを挟持することによって第１ハウジング４と第２ハウジング１６とを締結する構成に限られない。例えば、締結部材２０は、第１フランジ部６と第２フランジ部１８とをボルト締結するためのボルト、ナット等であってもよい。第２ハウジング１６とコンプレッサハウジング１２とは不図示のボルトによって連結される。

図３は、一実施形態に係る回転機械１００のケーシング３０の締結状態を示す拡大断面図である。図４は、一実施形態に係る回転機械１００のケーシング３０の締結状態を示す拡大断面図である。図５は、一実施形態に係る回転機械１００のケーシング３０の締結状態を示す拡大断面図である。図６は、一実施形態に係る回転機械１００のケーシング３０の締結状態を示す拡大断面図である。

幾つかの実施形態では、図３～図６に示すように、第１ハウジング４は、凹部２６及び凸部２８の嵌合により形成される位置決め部４０により、第２ハウジング１６に対して径方向に位置決めされる。第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に位置決め部４０よりも径方向外側の領域において互いに当接する。この当接の位置では、締結部材２０による軸方向の締結荷重を伝達する荷重伝達部３２が形成される。

かかる構成によれば、第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に互いに当接し、その当接位置に荷重伝達部３２が形成される。すなわち、第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、弾性変形しなくても互いに当接する。そのため、弾性変形に起因した軸方向の位置決め状態の変化を抑制することができ、ハウジング同士の軸方向の位置決め精度を確保することができる。

また、本願発明者の知見によれば、締結部材２０の軸方向の締結荷重が径方向に位置決めする位置よりも径方向内側の位置で伝達する構成では、ケーシング３０のハウジング間の締結状態が安定化しないことがある。その結果、回転機械１００が稼働している状態において、ケーシング３０の振動や騒音が生じることがある。そのため、ハウジング同士を径方向に位置決めする位置又はその位置よりも径方向外側の位置で締結部材２０の軸方向の締結荷重が伝達することが好ましい。

この点、上記構成によれば、締結部材２０による軸方向の締結荷重を伝達する荷重伝達部３２は、第１ハウジング４を第２ハウジング１６に対して径方向に位置決めする位置決め部４０よりも径方向外側の領域に位置する。そのため、ケーシング３０のハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシング３０の振動や騒音を抑えることができる。

幾つかの実施形態では、図３～図６に示すように、荷重伝達部３２は、締結前の状態で互いに平行な面同士の面接触により形成される。

かかる構成によれば、第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、面接触で当接する。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシング３０の振動や騒音を抑えることができる。また、面接触の当接により、シーリング効果を得ることもできる。この場合、ケーシング３０は、後述するシール部材３４やバックプレート２４を備えない構成にされてもよく、面接触の当接によってシーリング効果を得る構成にされてもよい。

なお、ここで言う平行とは、厳密な平行に限定されず、面接触と言える程度の形状であればよい。そのため、例えば、平行には、面同士に１０度以内のわずかな角度差がある場合と、一部が平行ではないものの、それ以外の部分が平行である場合とが含まれる。

幾つかの実施形態では、図３、図４及び図６に示すように、ケーシング３０は、タービンロータ２と第２ハウジング１６との間にタービンロータ２の背面に沿って設けられた円環状のバックプレート２４を備える。バックプレート２４は、第１ハウジング４と第２ハウジング１６との間に保持される。バックプレート２４は、第１ハウジング４内を流れる高温の排ガスから軸受装置１４側への熱伝達を抑制し、かつシール性を向上させるための遮熱板として機能する。図３、図４及び図６に示すように、荷重伝達部３２は、バックプレート２４よりも径方向外側に位置する。また、荷重伝達部３２と締結部材２０との径方向距離は、バックプレート２４と締結部材２０との径方向距離より小さい。

かかる構成によれば、バックプレート２４による遮熱効果を得ることができる。また、ケーシング３０がバックプレート２４を備える構成であっても、バックプレート２４よりも径方向外側で締結部材２０に近い位置で荷重伝達を行うことができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシング３０の振動や騒音を抑えることができる。

なお、ケーシング３０は、図５に示すように、バックプレート２４を備えていない構成であってもよい。また、図６において、バックプレート２４は仮想線で示されている。これは、上述したように、面接触の当接によってシーリング効果を十分に得られれば、バックプレート２４が必須ではないことを意味する。

幾つかの実施形態では、図３、図４及び図６に示すように、バックプレート２４は、第１ハウジング４と第２ハウジング１６とを引き離す方向に付勢する付勢力によって第１ハウジング４と第２ハウジング１６との間に保持されていてもよい。

一般に、バックプレート２４を備える構成では、荷重伝達部３２だけでなくバックプレート２４が保持されている位置でも締結荷重が伝達され得る。複数位置で締結荷重が伝達する場合、締結状態の安定化を阻害する虞がある。しかし、上記構成では、第１ハウジングと第２ハウジングの相対的な位置関係がバックプレート２４によって変化することを前提としていない構成である。この場合、バックプレート２４には、第１ハウジング４と第２ハウジング１６との間に保持できる程度の付勢力を作用させればよい。そのため、上記構成によれば、バックプレート２４からの締結荷重の伝達を軽減し、主に荷重伝達部３２によって締結荷重を伝達させ、締結状態を安定化することができる。

幾つかの実施形態では、図３、図４及び図６に示すように、バックプレート２４の径方向外側部分は、軸方向に沿った断面において、コの字形状（Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ Ｕ－ｓｈａｐｅｄ）を有している。なお、バックプレート２４の径方向外側部分は、軸方向に沿った断面において、Ｖ字形状又はＣ字形状を有していてもよい。この場合において、バックプレート２４は、径方向外側部分の弾性変形によって生じる付勢力によって、第１ハウジング４と第２ハウジング１６との間に保持される。

かかる構成によれば、バックプレート２４それ自体が弾性変形によって付勢力を生じさせる。そのため、バックプレート２４に付勢するための付勢部材を新たに設ける必要がなく、部品点数の増加を抑えることができる。

幾つかの実施形態では、例えば図５に示すように、ケーシング３０は、第１ハウジング４と第２ハウジング１６との間の隙間ｇに設けられたシール部材３４を備えていてもよい。この場合において、ケーシング３０は、荷重伝達部３２がシール部材３４よりも径方向外側に位置し、荷重伝達部３２と締結部材２０との径方向距離が、シール部材３４と締結部材２０との径方向距離より小さくなるように構成される。

かかる構成によれば、シール部材３４によるシーリング効果を得ることができる。また、ケーシング３０がシール部材３４を備える構成であっても、シール部材３４よりも径方向外側で締結部材２０との径方向距離が小さい位置で荷重伝達を行うことができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシング３０の振動や騒音を抑えることができる。

幾つかの実施形態では、シール部材３４は、例えば図５に示すように、第１ハウジング４と第２ハウジング１６とを引き離す方向に付勢する付勢力によって、隙間ｇに保持されていてもよい。

一般に、シール部材３４を備える構成によれば、荷重伝達部３２だけでなくシール部材３４が保持されている位置でも締結荷重が伝達され得る。複数位置で締結荷重が伝達する場合、締結状態の安定化を阻害する虞がある。しかし、上記構成では、第１ハウジング４と第２ハウジング１６の相対的な位置関係がシール部材３４によって変化することを前提としていない構成である。そのため、シール部材３４には、第１ハウジング４と第２ハウジング１６との間に保持する程度の付勢力を作用させればよい。そのため、上記構成によれば、シール部材３４からの締結荷重の伝達を軽減し、主に荷重伝達部３２によって締結荷重を伝達させ、締結状態を安定化することができる。

幾つかの実施形態では、第１ハウジング４と第２ハウジング１６の少なくとも何れか一方には、他方に向かって突出し、少なくとも一部が他方に当接する突出部３６が設けられ、荷重伝達部３２は、突出部３６と他方の当接によって形成される。例えば、図３～図６では、第１ハウジング４に突出部３６が設けられ、突出部３６は第２ハウジング１６に当接し、荷重伝達部３２を形成している。突出部３６は、周方向に沿って連続的に設けられる。

なお、突出部３６は、第２ハウジング１６に設けられ、第１ハウジング４に当接するように構成されてもよい。突出部３６は、第１ハウジング４と第２ハウジング１６のそれぞれに設けられてもよく、それらが互いに当接するように構成されてもよい。また、突出部３６は、周方向に沿って連続的に設けられる構成に限定されず、周方向に沿って断続的に設けられてもよい。

かかる構成によれば、突出部３６により荷重伝達部３２の形成を確実化することができる。

幾つかの実施形態では、第１ハウジング４と第２ハウジング１６の何れか一方には、軸方向に対して傾きを有する第１傾斜面４２を有し、かつ他方に向かって突出し、少なくとも一部が該他方に当接する突出部３６が設けられ、他方は、突出部３６が嵌合される第１傾斜面４２と平行な第２傾斜面４４を有している。例えば、図３及び図４では、第１ハウジング４に第１傾斜面４２を有する突出部３６が設けられ、第２ハウジング１６は突出部３６が嵌合される第１傾斜面４２と平行な第２傾斜面４４を有している。そして、荷重伝達部３２は、第１傾斜面４２と第２傾斜面４４の当接によって形成されている。

かかる構成によれば、第１傾斜面４２と第２傾斜面４４の当接により、荷重伝達部３２が形成されるだけでなく、当接部分で径方向に位置決めされるため、ハウジング同士のセンタリング効果も得ることができる。その結果、ハウジング間の締結状態が安定化し、振動や騒音を抑えることができる。

幾つかの実施形態では、第１フランジ部６と第２フランジ部１８の少なくとも何れか一方には、他方に向かって突出し、径方向に沿った先端面４６の少なくとも一部が他方に当接する突出部３６が設けられ、他方は、先端面４６が当接する径方向に沿った平面４８を有している。荷重伝達部３２は、先端面４６と平面４８の当接によって形成される。例えば、図５及び図６では、第１ハウジング４に径方向に沿った先端面４６を有する突出部３６が設けられている。また、第２ハウジング１６は、先端面４６が当接する径方向に沿った平面４８を有している。そして、荷重伝達部３２は、先端面４６と平面４８の当接によって形成されている。

かかる構成によれば、径方向外側位置にある第１フランジ部６と第２フランジ部１８の間に、荷重伝達部３２が形成されるため、より効果的に締結荷重を伝達することができる。また、荷重伝達部３２では、荷重伝達効果だけでなくハウジング同士の軸方向の位置決め効果も得ることができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化し、振動や騒音を抑えることができる。また、荷重伝達部３２は、径方向に沿った先端面４６及び平面４８の当接によって形成される。このような荷重伝達部３２によれば、径方向に沿っていない平面同士の当接とは異なり、分力を生じさせずに締結部材２０による軸方向の締結荷重を伝達することができる。そのため、ハウジング間の締結状態が安定化する。

幾つかの実施形態では、突出部３６は、少なくとも一部にショットピーニング加工面を有し、荷重伝達部３２は、ショットピーニング加工面の当接により形成される。例えば、図６に示す例では、突出部３６の先端面４６がショットピーニング加工されている。

なお、ショットピーニング加工面は、一方のハウジングに設けられた突出部３６ではなく、突出部３６が当接する位置で他方のハウジングに設けられてもよい。例えば、図６に示す例において、突出部３６の先端面４６ではなく、先端面４６が当接する位置で第２ハウジング１６に設けられてもよい。また、一方のハウジングに設けられた突出部３６と、他方のハウジングにおける突出部３６が当接する位置との両方にショットピーニング加工面が設けられてもよい。すなわち、荷重伝達部３２の位置で、第１ハウジング４と第２ハウジング１６の少なくとも一方にショットピーニング加工面が設けられればよい。

かかる構成によれば、ショットピーニング加工面の摩擦力により、ハウジング間の締結状態が安定化し、振動や騒音を抑えることができる。

幾つかの実施形態では、図３～図６に示すように、荷重伝達部３２は、締結部材２０の軸方向幅Ｗ１の範囲内の位置に形成される。

締結部材２０の軸方向幅Ｗ１の範囲外の位置に荷重伝達部３２が形成される場合、締結荷重が第１ハウジング４又は第２ハウジング１６に曲げモーメントとして作用する虞があり、軸方向に締結荷重が効果的に伝達しない虞がある。この点、上記構成によれば、締結部材２０の軸方向幅Ｗ１の範囲内の位置に荷重伝達部３２が形成されるため、軸方向に締結荷重が効果的に伝達することができる。

幾つかの実施形態では、図３～図６に示すように、締結部材２０は、第１フランジ部６及び第２フランジ部１８に沿って径方向に延在する延在部５０を有している。荷重伝達部３２の少なくとも一部は、延在部５０の径方向幅Ｗ２の範囲内の位置に形成されている。

かかる構成によれば、荷重伝達部３２は、締結部材２０の延在部５０の径方向幅Ｗ２の範囲内の位置に位置するため、締結部材２０の力点と荷重伝達部３２の作用点の作用線のずれが小さくなる。そのため、締結荷重を直接的に伝達することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

例えば、図３～図６に示す例では、径方向の位置決めするための位置決め部４０は、凸部２８が凹部２６に嵌合される部分であり、凸部２８は、突出部３６ではない。しかし、突出部３６は、位置決め部４０を形成する凸部２８を兼ねるように構成されてもよい。例えば、図３及び図４に示すように、突出部３６の第１傾斜面４２と第２傾斜面４４との当接のみにより径方向の位置決めを行うことも可能である。この場合、凸部２８を兼ねる突出部３６の第１傾斜面４２と、凹部２６を兼ねる第２傾斜面４４との当接位置に荷重伝達部３２が形成される。すなわち、位置決め部４０に荷重伝達部３２が形成される。

かかる構成であっても、径方向に位置決めする位置よりも径方向内側の位置で締結荷重を伝達する構成に比べて、ケーシング３０のハウジング間の締結状態が安定化し、ケーシング３０の振動や騒音を抑えることができる。すなわち、第１ハウジング４及び第２ハウジング１６は、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に位置決め部４０又は位置決め部４０よりも径方向外側の領域において互いに当接し、該当接の位置で荷重伝達部３２を形成すればよい。

図６を用いて説明したショットピーニング加工面は、図３～図５に示す突出部３６の少なくとも一部（例えば、第１傾斜面４２や先端面４６）に設けられてもよく、そのショットピーニング加工面の当接によって荷重伝達部３２が形成されてもよい。また、突出部３６が当接する位置にショットピーニング加工面が設けられてもよく、例えば、第２傾斜面４４にショットピーニング加工面が設けられてもよい。

バックプレート２４とシール部材３４は、荷重伝達部３２よりも径方向内側の位置であれば、図３～図６に示す例に限定されず、他の位置に設けられてもよい。また、図３～図６に示す構成において、バックプレート２４の代わりにシール部材３４を備える構成に変形されてもよいし、シール部材３４の代わりにバックプレート２４を備える構成に変形されてもよい。

図３及び図４に示す例では、突出部３６の径方向外側の傾斜面が第１傾斜面４２をなしている。しかし、突出部３６の径方向内側の傾斜面が第１傾斜面４２をなすように構成されてもよい。この場合、突出部３６を有しない他方のハウジングには、突出部３６の径方向内側の傾斜面に平行な傾斜面が第２傾斜面４４として設けられる。

２ タービンロータ
４ 第１ハウジング（タービンハウジング）
６ 第１フランジ部
８ シャフト
１０ インペラ
１２ コンプレッサハウジング
１４ 軸受装置
１６ 第２ハウジング（軸受ハウジング）
１８ 第２フランジ部
２０ 締結部材
２２ 接触部
２４ バックプレート
２６ 凸部
２８ 凹部
３０ ケーシング
３２ 荷重伝達部
３４ シール部材
３６ 突出部
４０ 位置決め部
４２ 第１傾斜面
４４ 第２傾斜面
４６ 先端面
４８ 平面
５０ 延在部
５２，５４ クランプ片
５６ リンク
５８ ボルト
１００ 回転機械
Ｏ 中心線
ｇ 隙間
Ｗ１ 軸方向幅
Ｗ２ 径方向幅

Claims (13)

1. 第１フランジ部、及び、該第１フランジ部の径方向内側に位置する凹部を有する第１ハウジングと、
   第２フランジ部、及び、該第２フランジ部の径方向内側に位置して前記凹部に嵌合可能な凸部を有する第２ハウジングと、
   前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを締結する締結部材と、を備え、
   前記第１ハウジングは、前記凹部及び前記凸部の嵌合により形成される位置決め部により、前記第２ハウジングに対して径方向に位置決めされ、
   前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に前記位置決め部又は前記位置決め部よりも径方向外側の領域において互いに当接し、該当接の位置で前記締結部材による軸方向の締結荷重を伝達する荷重伝達部を形成するとともに、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングの何れか一方には、軸方向に対して傾きを有する第１傾斜面を有し、かつ他方に向かって突出し、少なくとも一部が該他方に当接する突出部が設けられ、
   前記他方は、前記突出部が嵌合される前記第１傾斜面と平行な第２傾斜面を有し、
   前記荷重伝達部は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面の当接によって形成される
   回転機械のケーシング。
2. 前記荷重伝達部は、締結前の状態で互いに平行な面同士の当接により形成される
   請求項１に記載の回転機械のケーシング。
3. バックプレートをさらに備え、
   前記荷重伝達部は、前記バックプレートよりも径方向外側に位置し、
   前記荷重伝達部と前記締結部材との径方向距離は、前記バックプレートと前記締結部材との径方向距離より小さい
   請求項１又は２に記載の回転機械のケーシング。
4. 前記バックプレートは、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを引き離す方向に付勢する付勢力によって前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に保持されている
   請求項３に記載の回転機械のケーシング。
5. 前記バックプレートの径方向外側部分は、軸方向に沿った断面において、Ｖ字形状、Ｃ字形状、又はコの字形状を有し、
   前記バックプレートは、前記径方向外側部分の弾性変形によって生じる前記付勢力によって、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に保持される
   請求項４に記載の回転機械のケーシング。
6. 第１フランジ部、及び、該第１フランジ部の径方向内側に位置する凹部を有する第１ハウジングと、
   第２フランジ部、及び、該第２フランジ部の径方向内側に位置して前記凹部に嵌合可能な凸部を有する第２ハウジングと、
   前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを締結する締結部材と、を備え、
   前記第１ハウジングは、前記凹部及び前記凸部の嵌合により形成される位置決め部により、前記第２ハウジングに対して径方向に位置決めされ、
   前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、締結前の状態で軸方向に近づけた場合に前記位置決め部又は前記位置決め部よりも径方向外側の領域において互いに当接し、該当接の位置で前記締結部材による軸方向の締結荷重を伝達する荷重伝達部を形成するとともに、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの隙間に設けられたシール部材をさらに備え、
   前記荷重伝達部は、前記シール部材よりも径方向外側に位置し、
   前記荷重伝達部と前記締結部材との径方向距離は、前記シール部材と前記締結部材との径方向距離より小さい
   回転機械のケーシング。
7. 前記シール部材は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを引き離す方向に付勢する付勢力によって前記隙間に保持されている
   請求項６に記載の回転機械のケーシング。
8. 前記第１ハウジングと前記第２ハウジングの少なくとも何れか一方には、他方に向かって突出し、少なくとも一部が該他方に当接する突出部が設けられ、
   前記荷重伝達部は、前記突出部と前記他方の当接によって形成される
   請求項６又は７に記載の回転機械のケーシング。
9. 前記第１フランジ部と前記第２フランジ部の少なくとも何れか一方には、他方に向かって突出し、径方向に沿った先端面の少なくとも一部が該他方に当接する突出部が設けられ、
   前記他方は、前記先端面が当接する径方向に沿った平面を有し、
   前記荷重伝達部は、前記先端面と前記平面の当接によって形成される
   請求項６乃至８の何れか一項に記載の回転機械のケーシング。
10. 前記突出部と前記他方の少なくとも何れか一方は、少なくとも一部にショットピーニング加工面を有し、
    前記荷重伝達部は、前記ショットピーニング加工面の当接により形成される
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載の回転機械のケーシング。
11. 前記荷重伝達部は、前記締結部材の軸方向幅の範囲内の位置に形成される
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載の回転機械のケーシング。
12. 前記締結部材は、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に沿って径方向に延在する延在部を有し、
    前記荷重伝達部の少なくとも一部は、前記延在部の径方向幅の範囲内の位置に形成される
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載の回転機械のケーシング。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載のケーシング、及び、インペラを備える回転機械。

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