JPH11141304A - Turbine wheel and turbine housing - Google Patents
Turbine wheel and turbine housingInfo
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- JPH11141304A JPH11141304A JP30043297A JP30043297A JPH11141304A JP H11141304 A JPH11141304 A JP H11141304A JP 30043297 A JP30043297 A JP 30043297A JP 30043297 A JP30043297 A JP 30043297A JP H11141304 A JPH11141304 A JP H11141304A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス・タービン等
に備えられるタービン翼車およびタービン・ハウジング
の改良に関する。The present invention relates to an improvement of a turbine wheel and a turbine housing provided in a gas turbine or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】タービン・ハウジングと、その内部空間
に軸心回りの回転可能に設けられたタービン翼車とを備
え、ハウジング内に高温ガスを導入してタービン翼車を
回転させることにより熱エネルギを軸出力として取り出
す形式のガス・タービンが知られている。例えば、内燃
機関の一形式であるガス・タービン・エンジンや、内燃
機関の過給機の一形式であるターボ・チャージャ等がそ
れである。前者のガス・タービン・エンジンにおいて
は、例えば、タービン翼車と同軸的にコンプレッサ・ホ
イール（圧縮機）が備えられ、燃焼器で発生させられた
燃焼ガスが吹き付けられることでタービン翼車が回転さ
せられると、その回転が軸出力として取り出されると共
に、回転を伝達されたコンプレッサ・ホイールが回転さ
せられる。なお、上記のタービン翼車は、例えば、コン
プレッサ・ホイールと一体の圧縮機駆動タービンおよび
出力タービンに分割して設けられる。このようなガス・
タービン・エンジンは、コンプレッサ・ホイールを介し
て燃焼器に空気を取り込み、その燃焼器で高温高圧のガ
スを発生させることから、タービン翼車延いてはコンプ
レッサ・ホイールが効率よく回転させられるため、軽量
で高出力が得られる等の利点がある。また、後者のター
ボ・チャージャにおいては、排気ガスで回転させられる
タービン翼車と同軸にコンプレッサ・ホイール（圧縮
機）が設けられ、そのコンプレッサ・ホイールの回転で
エンジンの吸入空気量が増大させられるため、機関出力
が高められるという利点がある。2. Description of the Related Art A turbine housing is provided with a turbine wheel rotatably provided around an axis in an inner space of the turbine housing. By introducing a high-temperature gas into the housing and rotating the turbine wheel, heat energy is generated. There is known a gas turbine of a type that takes out as a shaft output. For example, a gas turbine engine which is a type of an internal combustion engine, a turbocharger which is a type of a supercharger of the internal combustion engine, and the like. In the former gas turbine engine, for example, a compressor wheel (compressor) is provided coaxially with the turbine wheel, and the combustion gas generated in the combustor is blown to rotate the turbine wheel. Then, the rotation is taken out as the shaft output, and the compressor wheel to which the rotation is transmitted is rotated. The above-mentioned turbine wheel is divided into, for example, a compressor drive turbine and an output turbine integrated with a compressor wheel. Such gas
The turbine engine draws air into the combustor through the compressor wheel and generates high-temperature, high-pressure gas in the combustor, so the turbine wheel and thus the compressor wheel can be rotated efficiently, resulting in a lighter weight. And has the advantage that a high output can be obtained. Also, in the latter turbocharger, a compressor wheel (compressor) is provided coaxially with a turbine wheel rotated by exhaust gas, and the rotation of the compressor wheel increases the intake air amount of the engine. This has the advantage that the engine output can be increased.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なタービン翼車およびハウジングは、燃焼ガスや排気ガ
ス等の高温ガスに曝されることから、ニッケル基耐熱合
金（例えば Inconel社製Inco713c、718c等）やオーステ
ナイト系ステンレス鋼（例えばSUH31 、35、36等）等の
耐熱鋼等で構成されている。しかしながら、これらの耐
熱金属材料では使用可能温度がせいぜい 900乃至 1050
(℃) 程度に過ぎないことから、一層耐熱性の高い材
料、換言すればガス・タービンを構成し得る材料の耐熱
性を高めることが望まれていた。すなわち、ガス・ター
ビン・エンジン等の熱効率は、サイクル最高温度の上昇
に伴って高くなることが知られているが、上記のような
構成部材の使用可能温度の制限があることから、十分に
熱効率が高い温度で運転することができないのである。
また、ターボ・チャージャでは、ハウジング内に導入さ
れる排気ガスの温度が耐熱合金の使用可能温度よりは低
い例えば900(℃) 程度である。したがって、上記のよう
な耐熱合金を用いる限りにおいて、通常の使用状態では
耐熱性が問題とならないが、例えば信頼性を一層高める
ためには、排気ガス温度が一時的に上昇した場合等にも
耐熱金属の耐熱温度を越えることがないように、使用可
能温度と使用温度との温度差が大きいことが望ましい。
しかも、上記の耐熱合金は高価であることから、部品の
低廉化の要請の大きい自動車用途において製造原価を低
減するためには、一層安価な耐熱合金の耐熱性を高めて
これを用いることが望まれるのである。Incidentally, since the turbine wheel and the housing as described above are exposed to high-temperature gas such as combustion gas and exhaust gas, nickel-base heat-resistant alloys (for example, Inco 713c and 718c manufactured by Inconel) are used. ) And heat-resistant steel such as austenitic stainless steel (eg, SUH31, 35, 36, etc.). However, the usable temperature of these refractory metal materials is 900 to 1050 at most.
(° C.), it has been desired to increase the heat resistance of a material having higher heat resistance, in other words, a material that can constitute a gas turbine. That is, it is known that the thermal efficiency of a gas turbine engine or the like increases with an increase in the maximum cycle temperature. However, since the usable temperature of the constituent members is limited as described above, the thermal efficiency is sufficiently increased. Cannot operate at high temperatures.
In the turbocharger, the temperature of the exhaust gas introduced into the housing is, for example, about 900 (° C.) lower than the usable temperature of the heat-resistant alloy. Therefore, as long as the above-mentioned heat-resistant alloy is used, the heat resistance does not become a problem in a normal use condition, but for example, in order to further improve the reliability, even if the exhaust gas temperature temporarily rises, the heat resistance becomes high. It is desirable that the temperature difference between the usable temperature and the use temperature be large so as not to exceed the heat resistant temperature of the metal.
Moreover, since the above-mentioned heat-resistant alloys are expensive, it is desirable to use heat-resistant alloys with higher heat resistance in order to reduce the manufacturing cost in automotive applications where there is a great demand for lowering the cost of parts. It is done.
【０００４】なお、タービン翼車やハウジングを、ター
ボ・チャージャのロータに見られるように窒化珪素等の
耐熱性が高いセラミックスで構成すれば、例えば 1200
(℃)以上の高温で使用可能になり、特に、ガス・タービ
ン・エンジンにおいては熱効率が大幅に改善される。し
かしながら、セラミックスは、粉体を固めて焼結すると
いう製法に起因して均一性の高い組織を得ることが困難
であるため信頼性が低く、しかも、脆性材料であること
から加工が困難であると共に、タービン翼車のような大
きな遠心応力を受ける用途では十分な機械的強度を高い
信頼性で確保することが困難である。これに対して、ガ
ス・タービン・エンジンにおいては、前記のような耐熱
金属材料の表面にＣＶＤ（化学気相成長）法等によって
低熱伝導率のジルコニア系の遮熱コーティングを施すこ
とも考えられている。しかしながら、ＣＶＤ法で設けら
れる膜厚は数 (μm)程度に過ぎないため、十分な遮熱効
果を得ることが困難である。[0004] If the turbine wheel or the housing is made of a highly heat-resistant ceramic such as silicon nitride as seen in a turbocharger rotor, for example, 1200
It can be used at a high temperature of (° C.) or more, and greatly improves the thermal efficiency, particularly in a gas turbine engine. However, ceramics are difficult to obtain a highly uniform structure due to the manufacturing method of solidifying and sintering the powder, and thus have low reliability, and are difficult to process because they are brittle materials. At the same time, it is difficult to ensure sufficient mechanical strength with high reliability in applications that receive a large centrifugal stress such as a turbine wheel. On the other hand, in a gas turbine engine, it is considered that a zirconia-based thermal barrier coating having a low thermal conductivity is applied to the surface of the above-described refractory metal material by a CVD (chemical vapor deposition) method or the like. I have. However, since the film thickness provided by the CVD method is only a few (μm), it is difficult to obtain a sufficient heat shielding effect.
【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、耐熱性の高いタービン翼
車およびタービン・ハウジングを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a turbine wheel and a turbine housing having high heat resistance.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための第１の手段】斯かる目的を達成
するため、第１発明のタービン翼車の要旨とするところ
は、タービン・ハウジング内に備えられてその内部空間
に導入された高温ガスで軸心回りに回転させられること
によりその高温ガスの熱エネルギを軸出力として取り出
すためのタービン翼車において、(a) 少なくとも前記高
温ガスに曝される部分を耐熱合金で構成すると共に、そ
の表面に所定の輻射率を有する顔料粒子がガラス組織中
に分散させられたガラス膜を設けたことにある。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a gist of a turbine wheel according to a first aspect of the present invention is that a high-temperature turbine provided in a turbine housing and introduced into an internal space thereof. In a turbine wheel for taking out thermal energy of the high-temperature gas as an axial output by being rotated around an axis by a gas, (a) at least a portion exposed to the high-temperature gas is made of a heat-resistant alloy, and That is, a glass film in which pigment particles having a predetermined emissivity are dispersed in a glass structure is provided.
【０００７】[0007]
【第１発明の効果】このようにすれば、タービン翼車
は、少なくとも高温ガスに曝される部分が耐熱合金で構
成されると共に、その表面に所定の輻射率を有する顔料
粒子がガラス組織中に分散させられたガラス膜が設けら
れる。そのため、タービン翼車の高温ガスに曝される部
分の表面には顔料粒子がガラス組織中に分散させられた
ガラス膜が設けられることから、その顔料粒子の輻射率
に応じてガラス膜に高い輻射率が付与され、そのガラス
膜延いてはタービン翼車の放熱性が高められる。したが
って、タービン翼車の表面すなわちガラス膜表面に高温
ガスから伝達された熱がそのガラス膜からハウジング内
部空間へ効率よく放出されることから、ガラス膜の吸収
熱量が減少させられるため、その表面温度の上昇が抑制
され延いてはタービン翼車に伝達される熱量が少なくな
ってその温度上昇も抑制される。これにより、実質的に
タービン翼車の高温ガスに曝される部分を構成する耐熱
合金の耐熱性が高められ、延いてはタービン翼車の耐熱
性が高められる。According to the first aspect of the present invention, at least the portion of the turbine wheel exposed to the high-temperature gas is made of a heat-resistant alloy, and the surface thereof has pigment particles having a predetermined emissivity in the glass structure. Is provided with a glass film dispersed therein. Therefore, the surface of the portion of the turbine wheel exposed to the high-temperature gas is provided with a glass film in which the pigment particles are dispersed in the glass structure, so that the glass film has high radiation according to the emissivity of the pigment particles. And the heat dissipation of the turbine wheel is enhanced. Accordingly, heat transferred from the high-temperature gas to the surface of the turbine wheel, that is, the surface of the glass film, is efficiently released from the glass film to the interior space of the housing, and the amount of heat absorbed by the glass film is reduced. Is suppressed, and the amount of heat transferred to the turbine wheel is reduced, so that the temperature rise is also suppressed. Thereby, the heat resistance of the heat-resistant alloy constituting the portion of the turbine wheel that is substantially exposed to the high-temperature gas is increased, and the heat resistance of the turbine wheel is further increased.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための第２の手段】また、前記目的を
達成するための第２発明のタービン・ハウジングの要旨
とするところは、内部空間に導入された高温ガスの熱エ
ネルギを軸出力として取り出すために軸心回りに回転さ
せられるタービン翼車がその内部空間に備えられるター
ビン・ハウジングにおいて、(a) 少なくとも前記高温ガ
スに曝される部分を耐熱合金で構成すると共に、その内
面に所定の輻射率を有する顔料粒子がガラス組織中に分
散させられたガラス膜を設けたことにある。According to a second aspect of the present invention, there is provided a turbine housing for achieving the above object, wherein heat energy of a high-temperature gas introduced into an internal space is defined as an axial output. In a turbine housing in which a turbine wheel rotated around an axis for removal is provided in an internal space thereof, (a) at least a portion exposed to the high-temperature gas is made of a heat-resistant alloy, and a predetermined surface is formed on an inner surface thereof. That is, a glass film in which pigment particles having an emissivity are dispersed in a glass structure is provided.
【０００９】[0009]
【第２発明の効果】このようにすれば、タービン・ハウ
ジングは、少なくとも高温ガスに曝される部分が耐熱合
金で構成されると共に、その内面に所定の輻射率を有す
る顔料粒子がガラス組織中に分散させられたガラス膜が
設けられる。そのため、タービン・ハウジングの高温に
曝される部分の内面には顔料粒子がガラス組織中に分散
させられたガラス膜が設けられることから、その顔料粒
子の輻射率に応じてガラス膜に高い輻射率が付与され、
そのガラス膜延いてはタービン・ハウジングの内部空間
側への放熱性が高められる。したがって、タービン・ハ
ウジングの内面すなわちガラス膜表面に高温ガスから伝
達された熱がそのガラス膜から内部空間へ効率よく放出
されることから、ガラス膜の吸収熱量が減少させられる
ため、その表面温度の上昇が抑制され延いてはタービン
・ハウジングに伝達される熱量が少なくなってその温度
上昇も抑制される。これにより、実質的にタービン・ハ
ウジングの高温ガスに曝される部分を構成する耐熱合金
の耐熱性が高められ、延いてはタービン・ハウジングの
耐熱性が高められる。According to the second aspect of the present invention, at least the portion of the turbine housing that is exposed to the high-temperature gas is made of a heat-resistant alloy, and pigment particles having a predetermined emissivity are formed on the inner surface of the turbine housing. Is provided with a glass film dispersed therein. Therefore, since the glass film in which the pigment particles are dispersed in the glass structure is provided on the inner surface of the portion of the turbine housing that is exposed to the high temperature, a high emissivity is applied to the glass film according to the emissivity of the pigment particles. Is given,
As a result, the heat radiation to the inner space side of the turbine housing is extended. Therefore, heat transferred from the high-temperature gas to the inner surface of the turbine housing, that is, the surface of the glass film, is efficiently released from the glass film to the internal space, and the amount of heat absorbed by the glass film is reduced. The rise is suppressed and the amount of heat transferred to the turbine housing is reduced, so that the temperature rise is also suppressed. As a result, the heat resistance of the heat-resistant alloy constituting the portion of the turbine housing that is substantially exposed to the high-temperature gas is increased, and thus the heat resistance of the turbine housing is increased.
【００１０】[0010]
【第１、第２発明の他の態様】ここで、前記第１発明の
タービン翼車および前記第２発明のタービン・ハウジン
グにおいて、好適には、前記ガラス膜は、前記顔料粒子
と前記ガラス組織との界面においてその顔料粒子を覆っ
て備えられてその界面におけるそのガラス組織内の値よ
りも高い含有率で二酸化珪素を含む所定厚さの顔料被覆
層を有するものである。このようにすれば、タービン翼
車或いはタービン・ハウジングの高温に曝される部分の
表面或いは内面に備えられたガラス膜は、顔料粒子とガ
ラス組織との界面においてその顔料粒子を覆って備えら
れてその界面におけるそのガラス組織内の値よりも高い
含有率で二酸化珪素を含む所定厚さの顔料被覆層を有し
て構成される。そのため、顔料粒子とガラス組織との界
面には、そのガラス組織よりも二酸化珪素含有率が高い
ことから顔料粒子との反応性が相対的に低くされた顔料
被覆層が備えられるため、タービン翼車の表面或いはタ
ービン・ハウジングの内面にガラス膜を設けるための焼
成中および高温ガスに曝されるガス・タービンの使用中
における顔料粒子とガラス組織との界面反応やその顔料
粒子の酸化等が、その界面に設けられた顔料被覆層によ
って好適に抑制される。したがって、顔料粒子の本来の
輻射率がそのままガラス組織中において生かされると共
に、高温になる使用中においても界面反応や酸化に起因
する顔料粒子の輻射率の低下が抑制されるため、ガラス
膜に一層高い輻射率が付与され且つ維持され、タービン
翼車およびタービン・ハウジングの耐熱性が一層高めら
れる。Here, in the turbine wheel of the first invention and the turbine housing of the second invention, preferably, the glass film comprises the pigment particles and the glass structure. And a pigment coating layer having a predetermined thickness and containing silicon dioxide at a content higher than the value in the glass structure at the interface at the interface with the pigment particles. With this configuration, the glass film provided on the surface or the inner surface of the portion of the turbine wheel or the turbine housing exposed to the high temperature is provided so as to cover the pigment particles at the interface between the pigment particles and the glass structure. It has a pigment coating layer of a predetermined thickness containing silicon dioxide at a content higher than the value in the glass structure at the interface. Therefore, the interface between the pigment particles and the glass structure is provided with a pigment coating layer having a relatively low reactivity with the pigment particles due to a higher content of silicon dioxide than the glass structure. During the firing for forming the glass film on the surface of the turbine housing or the inner surface of the turbine housing, and during the use of the gas turbine exposed to the high-temperature gas, the interface reaction between the pigment particles and the glass structure and the oxidation of the pigment particles, etc. It is preferably suppressed by the pigment coating layer provided at the interface. Therefore, the original emissivity of the pigment particles is utilized in the glass structure as it is, and a decrease in the emissivity of the pigment particles due to an interfacial reaction or oxidation is suppressed even during use at a high temperature. A high emissivity is provided and maintained, and the heat resistance of the turbine wheel and the turbine housing is further increased.
【００１１】因みに、本発明者等の知見によれば、上記
のガラス膜の焼成過程や使用中に高温に曝されることに
よってガラス組織と顔料粒子との反応が生じると、顔料
粒子の輻射率が低下させられると共にガラス膜の耐熱性
が低下させられる。また、顔料粒子が酸化させられた場
合にもその輻射率が低下することが知られている。その
ため、高輻射率を利用する目的で顔料粒子をガラス組織
中に分散させる場合には、上記の反応や酸化を抑制する
ことが重要となるのである。なお、例えば、米国特許第
4,093,771 号等には、ガラス膜を生成するための焼成過
程において急速加熱する技術が記載されている。しかし
ながら、このような急速加熱方法では、焼成過程におけ
る上記反応の抑制効果が不十分であると共に、使用中に
おける反応抑制の必要性は何ら考慮されていないのであ
る。According to the findings of the present inventors, if the reaction between the glass structure and the pigment particles occurs due to the above-mentioned firing process of the glass film or exposure to a high temperature during use, the emissivity of the pigment particles is reduced. And the heat resistance of the glass film is reduced. It is also known that the emissivity decreases when the pigment particles are oxidized. Therefore, when pigment particles are dispersed in a glass structure for the purpose of utilizing a high emissivity, it is important to suppress the above reaction and oxidation. Note that, for example, U.S. Pat.
No. 4,093,771 discloses a technique of rapid heating in a firing process for forming a glass film. However, in such a rapid heating method, the effect of suppressing the above reaction in the firing process is insufficient, and the necessity of suppressing the reaction during use is not considered at all.
【００１２】また、好適には、前記顔料被覆層は、二酸
化珪素を 85(wt％) 以上含むものである。このようにす
れば、二酸化珪素の含有率が十分に高いことから、顔料
粒子とガラス組織との界面反応が一層抑制される。[0012] Preferably, the pigment coating layer contains silicon dioxide in an amount of 85 (wt%) or more. In this case, since the content of silicon dioxide is sufficiently high, the interfacial reaction between the pigment particles and the glass structure is further suppressed.
【００１３】また、好適には、前記顔料被覆層は、0.1
乃至数 (μm)程度の厚さに設けられる。このようにすれ
ば、ガラス膜の軟化点や熱膨張率等の熱的特性に大きく
影響しない範囲で顔料被覆層の厚さが十分に厚くされて
いることから、顔料粒子とガラス組織との界面反応が一
層確実に抑制される。Preferably, the pigment coating layer has a thickness of 0.1%.
To a thickness of about several μm. With this configuration, the thickness of the pigment coating layer is sufficiently large within a range that does not significantly affect the thermal characteristics such as the softening point and the coefficient of thermal expansion of the glass film. The reaction is more reliably suppressed.
【００１４】また、好適には、前記顔料粒子は四硼化珪
素（SiB4）、六硼化珪素（SiB6）、或いは十四硼化珪素
（SiB14 ）等の珪素硼化物、二珪化モリブデン（MoSi
2 ）、および炭化珪素のうち少なくとも一種から構成さ
れる。このようにすれば、これらは 1000(℃) 程度の高
温まで0.7 以上の十分に高い輻射率を有するものである
ことから、ガラス膜の輻射率が一層高められてタービン
翼車或いはタービン・ハウジングの耐熱性が一層高めら
れる。なお、一層好適には、前記顔料粒子は珪素硼化物
である。このようにすれば、珪素硼化物は上記の中でも
特に高い輻射率を有することから、ガラス膜を構成する
顔料粒子として一層好適に用いられるが、その反面、非
酸化物であることも相俟ってガラス組織との高い反応性
を有することから、顔料被覆層を設けた効果が一層顕著
に得られる。Preferably, the pigment particles are silicon boride such as silicon tetraboride (SiB 4 ), silicon hexaboride (SiB 6 ), or silicon tetraboride (SiB 14 ), or molybdenum disilicide. (MoSi
2 ) and at least one of silicon carbide. In this way, since these have a sufficiently high emissivity of 0.7 or more up to a high temperature of about 1000 (° C), the emissivity of the glass film is further increased, and the turbine impeller or the turbine housing is increased. Heat resistance is further enhanced. More preferably, the pigment particles are silicon borides. In this way, the silicon boride has a particularly high emissivity among the above, and thus is more preferably used as the pigment particles constituting the glass film, but on the other hand, it is also non-oxide. As a result, the effect of providing the pigment coating layer is more remarkably obtained.
【００１５】また、好適には、前記の顔料粒子は、その
平均粒子径が1 乃至100(μm)程度である。このようにす
れば、平均粒子径が十分に大きくされることから、ガラ
ス組織との反応性が一層低くなって顔料粒子の輻射率の
低下が一層抑制されると共に、粒子の凝集が生じ難いた
めガラス膜中における分散性が高められる。なお、平均
粒子径が100(μm)よりも大きくなると、ガラス膜中で実
質的に偏在することとなるため、十分に高い輻射率が得
られなくなるのである。Preferably, the pigment particles have an average particle diameter of about 1 to 100 (μm). In this case, since the average particle diameter is sufficiently increased, the reactivity with the glass structure is further reduced, and the decrease in the emissivity of the pigment particles is further suppressed. Dispersibility in the glass film is increased. If the average particle diameter is larger than 100 (μm), the particles are substantially unevenly distributed in the glass film, so that a sufficiently high emissivity cannot be obtained.
【００１６】また、好適には、前記の顔料粒子は、前記
ガラス膜中において2(wt％) 以上の割合で含まれるもの
である。このようにすれば、ガラス膜中に顔料粒子が十
分に多く含まれることから、その顔料粒子のガラス膜の
輻射率への寄与が十分に大きくなって、ガラス膜の輻射
率が十分に高められる。例えば前記のような顔料粒子が
用いられる場合には、 1000(℃) における輻射率を0.7
以上に高めることができる。Preferably, the pigment particles are contained in the glass film at a ratio of 2 (wt%) or more. In this case, since the pigment particles are sufficiently contained in the glass film, the contribution of the pigment particles to the emissivity of the glass film becomes sufficiently large, and the emissivity of the glass film is sufficiently increased. . For example, when the pigment particles as described above are used, the emissivity at 1000 (° C.) is 0.7
It can be raised more than that.
【００１７】また、好適には、前記のガラス膜は、ター
ビン翼車の表面或いはタービン・ハウジングの内面に0.
5(mm) 以下、一層好適には0.1 〜0.3(mm) 程度の厚みで
設けられる。このようにすれば、輻射は専らガラス膜の
表面近傍で生じることからその厚さをそれほど厚くする
必要はなく、一方、十分に薄くされることによって一様
な厚さで設けることが容易になる。特に、タービン翼車
においては、ガラス膜を設けることに起因する慣性質量
の増加が抑制される。因みに、従来考えられていたよう
なセラミックスから成る遮熱コーティングでは、専らセ
ラミックスの低熱伝導性を利用して、その遮熱コーティ
ング内での大きな温度勾配に基づいてタービン翼車或い
はタービン・ハウジングの温度上昇を抑制する。そのた
め、十分な遮熱効果を得るためには比較的厚く設ける必
要があることから、慣性質量の増加が無視できない大き
さとなる。Preferably, the glass film is formed on a surface of a turbine wheel or an inner surface of a turbine housing.
It is provided with a thickness of 5 (mm) or less, more preferably about 0.1 to 0.3 (mm). In this case, since the radiation is generated mainly in the vicinity of the surface of the glass film, the thickness does not need to be so large. On the other hand, by making it sufficiently thin, it becomes easy to provide a uniform thickness. . In particular, in a turbine wheel, an increase in inertial mass caused by providing a glass film is suppressed. Incidentally, in the thermal barrier coating made of ceramics, which has been conventionally considered, the temperature of the turbine wheel or the turbine housing is determined based on a large temperature gradient in the thermal barrier coating, mainly utilizing the low thermal conductivity of the ceramic. Suppress the rise. Therefore, in order to obtain a sufficient heat-shielding effect, it is necessary to provide a relatively large thickness, so that the increase in the inertial mass is not negligible.
【００１８】また、好適には、前記ガラス組織は、アル
ミノ珪酸ガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、硼珪酸ガラ
ス、或いは高純度シリカ・ガラス（例えば石英ガラス）
等から成るものである。これらのガラスは耐熱性および
耐熱衝撃性が高いだけでなく、高硬度であって耐磨耗性
も高いことから、高温ガス中に含まれる異物による磨耗
が抑制される。例えば、高純度シリカ・ガラスは7 程度
の高いモース硬度を有しているためである。また、これ
らのガラスには、タービン翼車或いはタービン・ハウジ
ングを構成する耐熱合金との熱膨張係数の適合や焼付け
温度の調節を行うために、B2O3、P2O5、PbO 、K2O 、Na
2O、CaF2、NaF 、Li2O、LiF 等のフラックス成分を添加
することが好ましい。但し、これらフラックス成分は耐
熱性や硬度を低下させるため、添加量を2 乃至 10(wt
％) 程度に留める方がよい。Preferably, the glass structure is aluminosilicate glass, aluminoborosilicate glass, borosilicate glass, or high-purity silica glass (for example, quartz glass).
Etc. These glasses not only have high heat resistance and high thermal shock resistance, but also have high hardness and high abrasion resistance, so that abrasion due to foreign substances contained in the high-temperature gas is suppressed. For example, high purity silica glass has a high Mohs hardness of about 7 or so. In addition, these glasses are made of B 2 O 3 , P 2 O 5 , PbO, and K in order to adjust the coefficient of thermal expansion with the heat-resistant alloy constituting the turbine wheel or the turbine housing and adjust the baking temperature. 2 O, Na
It is preferable to add flux components such as 2 O, CaF 2 , NaF, Li 2 O, and LiF. However, since these flux components reduce heat resistance and hardness, the added amount is 2 to 10 (wt.
%) It is better to keep it to the extent.
【００１９】また、一層好適には、上記ガラス組織はボ
ロシリケート・ガラスから成るものである。このように
すれば、二酸化珪素を主成分とし且つ硼酸を含むボロシ
リケート・ガラスはガラスの中でも特に高い耐熱性およ
び耐熱衝撃性を有することから、一層高い耐熱性および
耐熱衝撃性が要求されるタービン翼車或いはタービン・
ハウジングに好適なガラス膜が得られる。このようなボ
ロシリケート・ガラスとしては、例えば、二酸化珪素含
有率が 96(％) 程度の高純度シリカ・ガラスに酸化硼素
を数 (％) 添加して焼成した反応硬化ガラス（reaction
cured glass：例えば前記の米国特許第4,093,771 号等
参照）や、二酸化珪素含有率が 81(％)程度の硼珪酸ガ
ラス等が好適に用いられる。なお、前者においても酸化
硼素が添加され且つ焼成されることから高純度シリカ・
ガラス粒子の表面には硼素が浸透することによってボロ
シリケートの層が形成される。したがって、何れのガラ
スにおいても顔料粒子との界面近傍におけるガラス組織
の二酸化珪素含有率は 80(％) 程度に過ぎないことか
ら、前記のように顔料被覆層の二酸化珪素含有率を 85
(％) 程度に設定すれば十分に界面反応の抑制効果が得
られるのである。なお、ボロシリケート・ガラスは可及
的に二酸化珪素純度が高いことが耐熱性の観点から望ま
れ、耐熱性を低下させる傾向にあるナトリウム（Na）、
カリウム（K ）等のアルカリ金属やマグネシウム（M
g）、カルシウム（Ca）等のアルカリ土類金属、および
鉄（Fe）、チタニウム（Ti）、鉛（Pb）等は可及的に少
なく、一層好適には総量で1(wt％) 以下とされることが
望ましい。More preferably, the glass structure is made of borosilicate glass. According to this method, the borosilicate glass containing silicon dioxide as a main component and containing boric acid has particularly high heat resistance and thermal shock resistance among the glasses, and therefore, turbines that require higher heat resistance and thermal shock resistance are required. Impeller or turbine
A glass film suitable for the housing is obtained. As such a borosilicate glass, for example, a reaction-hardened glass (reaction-hardened glass (reaction-hardened glass) obtained by adding boron oxide to a high-purity silica glass having a silicon dioxide content of about 96 (%) and adding a few (%) of the oxide is fired.
Cured glass: For example, the aforementioned U.S. Pat. No. 4,093,771) or borosilicate glass having a silicon dioxide content of about 81 (%) is preferably used. In the former case, since boron oxide is added and calcined, high-purity silica
Boron silicate layers are formed on the surfaces of the glass particles by penetration of boron. Therefore, in any of the glasses, the silicon dioxide content of the glass structure near the interface with the pigment particles is only about 80 (%).
(%), The effect of sufficiently suppressing the interfacial reaction can be obtained. It is desired that the borosilicate glass has as high a silicon dioxide purity as possible from the viewpoint of heat resistance, and sodium (Na), which tends to decrease heat resistance,
Alkali metals such as potassium (K) and magnesium (M
g), alkaline earth metals such as calcium (Ca), and iron (Fe), titanium (Ti), lead (Pb), etc. are as small as possible, and more preferably 1 (wt%) or less in total. It is desirable to be done.
【００２０】また、好適には、前記のタービン翼車或い
はタービン・ハウジングを構成する耐熱合金は、耐熱耐
蝕性鋼合金またはニッケル基合金である。このようにす
れば、これらの耐熱合金は特に耐熱性が高いことから、
ガラス膜を設けることにより一層高い耐熱性が付与され
る。なお、耐熱耐蝕性鋼合金としては、例えばSUH31、3
5、36等のオーステナイト系耐熱鋼等が好適に用いら
れ、ニッケル基合金としては米国 Inconel社製Inco713
c、718c等が好適に用いられる。Preferably, the heat-resistant alloy constituting the turbine wheel or the turbine housing is a heat-resistant and corrosion-resistant steel alloy or a nickel-based alloy. In this way, since these heat-resistant alloys have particularly high heat resistance,
By providing a glass film, higher heat resistance is imparted. As the heat-resistant and corrosion-resistant steel alloy, for example, SUH31, 3
Austenitic heat-resistant steels such as 5, 36 are preferably used, and nickel-based alloys such as Inco
c, 718c and the like are preferably used.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において各
部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the dimensional ratios and the like of each part are not necessarily drawn accurately.
【００２２】図１は、本発明の一実施例のタービン翼車
およびタービン・ハウジングが備えられたガス・タービ
ンの一例であるガス・タービン・エンジン１０の要部断
面を示す図である。図において、ガス・タービン・エン
ジン１０は、タービン・ハウジング１２と、そのタービ
ン・ハウジング１２内においてそれぞれ軸心回りの回転
可能に設けられた圧縮機駆動タービン１４および出力タ
ービン１６と、燃焼器１８と、コンプレッサ・ホイール
２０を軸心回りの回転可能に収容する圧縮機ハウジング
２２とを備えている。上記の圧縮機駆動タービン１４、
出力タービン１６、およびコンプレッサ・ホイール２０
はそれらの軸心が一直線上に位置するように設けられて
いるが、圧縮機駆動タービン１４およびコンプレッサ・
ホイール２０が回転軸２４の両端に一体的に設けられて
いる一方、出力タービン１６はこれらと独立して回転可
能に設けられている。FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a gas turbine engine 10 which is an example of a gas turbine provided with a turbine wheel and a turbine housing according to one embodiment of the present invention. In the figure, a gas turbine engine 10 includes a turbine housing 12, a compressor drive turbine 14 and an output turbine 16 rotatably provided around an axis in the turbine housing 12, and a combustor 18. And a compressor housing 22 for housing the compressor wheel 20 rotatably about an axis. The above-described compressor drive turbine 14,
Power turbine 16 and compressor wheel 20
Are arranged such that their axes are aligned, but the compressor drive turbine 14 and the compressor
While the wheels 20 are provided integrally at both ends of the rotating shaft 24, the output turbine 16 is provided rotatably independently of these.
【００２３】また、タービン・ハウジング１２には、圧
縮機駆動タービン１４および出力タービン１６の外周面
において周方向に並んで設けられたそれぞれ複数枚の羽
根４０、４０が位置させられるガス通路２６が備えられ
ている。燃焼器１８内で発生させられた燃焼ガスは、そ
の燃焼器１８とタービン・ハウジング１２との間に設け
られたガス導入口２８を通ってそのガス通路２６内を図
の矢印ｇに示されるように送られ、圧縮機駆動タービン
１４および出力タービン１６を回転させて図示しない排
気口から排出される。圧縮機駆動タービン１４の回転は
回転軸２４を介してコンプレッサ・ホイール２０に伝達
され、その回転によって吸気口３０から空気が取り込ま
れて図に矢印ａで示される経路を通って燃焼器１８内に
圧縮空気が送り込まれる。一方、出力タービン１６の回
転は回転軸３２を介して図では省略されている右側部分
に設けられた種々の回転機構に伝達される。すなわち、
燃焼器１８内で発生した熱エネルギが、回転軸２４およ
び回転軸３２から軸出力として取り出される。本実施例
においては、圧縮機駆動タービン１４および出力タービ
ン１６がタービン翼車に、ガス通路２６がハウジングの
内部空間に、燃焼ガスが高温ガスにそれぞれ相当する。
なお、一般に、ガス・タービン・エンジン１０において
は、燃焼ガスと圧縮空気との間で熱交換するための熱交
換器が備えられているが、図においては省略されてい
る。Further, the turbine housing 12 is provided with a gas passage 26 in which a plurality of blades 40 provided on the outer peripheral surfaces of the compressor drive turbine 14 and the output turbine 16 are arranged in the circumferential direction. Have been. The combustion gas generated in the combustor 18 passes through a gas inlet 28 provided between the combustor 18 and the turbine housing 12 and in the gas passage 26 as shown by an arrow g in the figure. The compressor drive turbine 14 and the output turbine 16 are rotated and discharged from an exhaust port (not shown). The rotation of the compressor drive turbine 14 is transmitted to the compressor wheel 20 via the rotating shaft 24, and the rotation causes air to be taken in from the intake port 30 and into the combustor 18 through a path indicated by an arrow a in the figure. Compressed air is supplied. On the other hand, the rotation of the output turbine 16 is transmitted via a rotating shaft 32 to various rotating mechanisms provided on a right side portion not shown in the drawing. That is,
Thermal energy generated in the combustor 18 is extracted from the rotating shaft 24 and the rotating shaft 32 as shaft output. In this embodiment, the compressor drive turbine 14 and the output turbine 16 correspond to a turbine wheel, the gas passage 26 corresponds to an internal space of the housing, and the combustion gas corresponds to a high-temperature gas.
In general, the gas turbine engine 10 is provided with a heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the compressed air, but is omitted in the drawing.
【００２４】ところで、上記のタービン・ハウジング１
２、燃焼器１８、圧縮機ハウジング２２、圧縮機駆動タ
ービン１４、および出力タービン１６は、例えばInco71
3c等のニッケル基耐熱合金から成るものであり、それら
の表面の略全体がガラス膜で覆われている。すなわち、
図２(a) に図１における要部拡大図を、図２(b) に(a)
におけるｂ−ｂ視断面を表すタービン・ハウジング１２
および圧縮機駆動タービン１４の要部断面を拡大した図
をそれぞれ示すように、ニッケル基耐熱合金から成るタ
ービン・ハウジング１２の内面３６はガラス膜３８で覆
われており、それぞれニッケル基耐熱合金から成る圧縮
機駆動タービン１４および出力タービン１６の表面４２
はそれぞれガラス膜４４で覆われている。なお、タービ
ン１４、１６の羽根４０の各々は、ガス通路２６を通る
燃焼ガスで回転させられるべくその軸心方向と平行な方
向に対して傾斜して設けられているが、図においては傾
斜状態が省略されている。また、ハウジング１２、ター
ビン１４、１６等は、例えばロスト・ワックス法等の精
密鋳造法を用いて製造されたものであり、例えばハウジ
ング１２、２２および燃焼器１８は一体的に構成されて
いる。また、図１においてはガラス膜３８、４４は省略
されている。By the way, the above-mentioned turbine housing 1
2. The combustor 18, the compressor housing 22, the compressor drive turbine 14, and the power turbine 16 are, for example, Inco71.
It is made of a nickel-based heat-resistant alloy such as 3c, and the entire surface thereof is covered with a glass film. That is,
2 (a) is an enlarged view of a main part in FIG. 1, and FIG. 2 (b) is an enlarged view of (a).
Turbine housing 12 showing a section taken along line bb in FIG.
As shown in an enlarged view of a cross section of a main part of the compressor drive turbine 14, an inner surface 36 of the turbine housing 12 made of a nickel-based heat-resistant alloy is covered with a glass film 38, and each made of a nickel-based heat-resistant alloy. Surface 42 of compressor drive turbine 14 and output turbine 16
Are each covered with a glass film 44. Each of the blades 40 of the turbines 14 and 16 is provided to be inclined with respect to a direction parallel to the axial direction thereof so as to be rotated by the combustion gas passing through the gas passage 26. Has been omitted. The housing 12, the turbines 14, 16 and the like are manufactured by using a precision casting method such as a lost wax method, for example, and the housings 12, 22 and the combustor 18 are integrally formed. In FIG. 1, the glass films 38 and 44 are omitted.
【００２５】上記のガラス膜３８、４４は、図３に模式
的に示されるように、ガラス組織４６と、そのガラス組
織４６中に略均一に分散させられた顔料粒子４８とから
構成されている。上記のガラス組織４６は、例えば後述
の製造工程で説明されるように米国特許第4,093,771 号
に記載されている反応硬化ガラスであり、全体がボロシ
リケート・ガラスから成って例えば2 ×10-6 (／℃) 程
度の熱膨張率を有するものであるが、後述の高純度シリ
カ・ガラスに由来してガラス組織４６の核を成す純度 9
6(wt％) 程度の高純度シリカ含有ボロシリケート・ガラ
スから成る多孔質部４６ｂと、その高純度シリカ・ガラ
スと酸化硼素とから生成されてシリカ含有率が 82(wt
％) 程度の緻密質部４６ａとから構成されている。As shown schematically in FIG. 3, the glass films 38 and 44 are composed of a glass structure 46 and pigment particles 48 substantially uniformly dispersed in the glass structure 46. . The glass structure 46 is, for example, a reaction hardened glass described in U.S. Pat.No. 4,093,771 as described in a manufacturing process described later, and is entirely composed of borosilicate glass, for example, 2 × 10 −6 ( / ° C), but the purity of which forms the core of the glass structure 46 due to the high-purity silica glass described later is 9%.
A porous portion 46b made of a high-purity silica-containing borosilicate glass of about 6 (wt%), and a silica content of 82 (wt%) formed from the high-purity silica glass and boron oxide.
%) Of a dense portion 46a.
【００２６】また、上記の顔料粒子４８は、例えば、平
均粒径が 40(μm)程度で輻射率が0.95程度の四硼化珪素
（SiB4）であり、ガラス膜３８、４４全体に対してそれ
ぞれ2.5(wt％) 程度の割合で含まれている。この顔料粒
子４８の周囲すなわちガラス組織４６との界面には、例
えば0.1 〜数 (μm)程度の厚さのシリカ・ガラス層５０
が備えられている。このシリカ・ガラス層５０は、例え
ば純度 99(％) 程度の高純度シリカ・ガラスから成るも
のであり、本実施例においてはこれが顔料被覆層に相当
する。すなわち、シリカ・ガラス層５０（＝顔料被覆
層）は、ガラス組織４６のうち顔料粒子４８との界面近
傍に位置する緻密質部４６ａよりも高いシリカ含有率と
なっている。そのため、顔料粒子４８とガラス組織４６
との界面反応が抑制されていることから、ガラス膜３
８、４４は、例えば 1000(℃) 以上の高温下においても
0.7 以上の高い輻射率を有しており、更に、 1350(℃)
以上の高い耐熱性を備えている。The pigment particles 48 are, for example, silicon tetraboride (SiB 4 ) having an average particle diameter of about 40 (μm) and an emissivity of about 0.95. Each is contained at a ratio of about 2.5 (wt%). A silica-glass layer 50 having a thickness of, for example, about 0.1 to several (μm) is provided around the pigment particles 48, that is, at the interface with the glass structure 46.
Is provided. The silica / glass layer 50 is made of, for example, high-purity silica / glass having a purity of about 99 (%), and corresponds to a pigment coating layer in this embodiment. That is, the silica-glass layer 50 (= pigment coating layer) has a higher silica content than the dense portion 46a located near the interface with the pigment particles 48 in the glass structure 46. Therefore, the pigment particles 48 and the glass structure 46
Since the interfacial reaction with is suppressed, the glass film 3
8, 44, even at high temperatures of, for example, 1000 (° C.) or more
It has a high emissivity of 0.7 or more, and 1350 (℃)
It has the above high heat resistance.
【００２７】このように、ガラス膜３８、４４に高い輻
射率が付与されていることから、タービン・ハウジング
１２およびタービン１４、１６が加熱された場合には、
それらに与えられた熱がそのガラス膜３８、４４から電
磁波エネルギの形態で効率よく放出される。そのため、
前記図１に示されるように燃焼ガスがガス通路２６を送
られる際に、タービン・ハウジング１２の内面およびタ
ービン１４、１６の表面が高温のその燃焼ガスに曝され
ても、それから伝達される熱がガラス膜３８、４４から
効率よく放出されることに基づいて、その表面温度の上
昇延いてはハウジング１２、タービン１４、１６の温度
上昇が抑制されることから、実質的にそれらを構成する
耐熱合金の耐熱性が高められ、更にはタービン・ハウジ
ング１２およびタービン１４、１６の耐熱性が高められ
る。したがって、本実施例の構成によれば、燃焼ガスの
温度を例えば 1200(℃) 程度まで高めることができるた
め、ガス・タービン・エンジン１０の熱効率が飛躍的に
［例えば、タービン入口温度が900(℃) の場合に比較す
れば 20(％) 程度、従来可能とされていた最高温度であ
る 1050(℃) の場合に比較しても5 〜 10(％) 程度］高
められる。なお、上記説明から明らかなように、ガラス
膜３８、４４を設けた効果が得られるのは専らガス通路
２６に面する部分であることから、ハウジング１２およ
びタービン１４、１６の少なくとも高温の燃焼ガスが通
されるガス通路２６に面する部分に、その表面を覆うガ
ラス膜３８、４４が設けられていれば十分である。した
がって、ガラス膜３８、４４は、例えば図２において一
点鎖線Ｈ−Ｈで示される部分よりも上側すなわち燃焼ガ
スに曝され得るガス通路２６側の部分だけに設けられて
いてもよい。Since the high emissivity is given to the glass films 38 and 44 as described above, when the turbine housing 12 and the turbines 14 and 16 are heated,
The heat given to them is efficiently released from the glass films 38, 44 in the form of electromagnetic wave energy. for that reason,
As shown in FIG. 1, when the combustion gas is sent through the gas passage 26, even if the inner surface of the turbine housing 12 and the surfaces of the turbines 14, 16 are exposed to the high-temperature combustion gas, the heat transferred therefrom. Is efficiently released from the glass films 38, 44, the rise in the surface temperature and, in turn, the rise in the temperature of the housing 12, the turbines 14, 16 are suppressed. The heat resistance of the alloy is increased, and the heat resistance of the turbine housing 12 and the turbines 14, 16 is increased. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the temperature of the combustion gas can be increased to, for example, about 1200 (° C.), so that the thermal efficiency of the gas turbine engine 10 is dramatically improved [for example, when the turbine inlet temperature is 900 (C). ℃), and about 5-10 (%) compared with 1050 (℃), which was the maximum temperature that was previously possible. As is clear from the above description, the effect obtained by providing the glass films 38 and 44 is obtained only in the portion facing the gas passage 26, and therefore at least the high-temperature combustion gas in the housing 12 and the turbines 14 and 16 is obtained. It is sufficient that the glass films 38, 44 covering the surface thereof are provided in the portion facing the gas passage 26 through which the gas flows. Therefore, the glass films 38 and 44 may be provided, for example, only in a portion above the portion shown by the dashed line HH in FIG. 2, that is, only in the portion on the gas passage 26 side that can be exposed to the combustion gas.
【００２８】ところで、上記のように構成されるガラス
膜３８、４４は、例えば図４に示される工程に従ってタ
ービン・ハウジング内面３６およびタービン翼車表面４
２に設けられる。以下、図に従って膜形成方法を説明す
る。By the way, the glass films 38 and 44 configured as described above are applied to the inner surface 36 of the turbine housing and the surface 4 of the turbine impeller, for example, according to the process shown in FIG.
2 is provided. Hereinafter, the film forming method will be described with reference to the drawings.
【００２９】先ず、工程１ＡのＲＣＧ製造工程において
ガラス・フリットから反応硬化ガラス原料粉体を製造す
る。このＲＣＧ製造工程は、例えば図５に詳しく示され
るものである。図５において、工程Ａ１の酸化硼素溶解
工程において、例えば純度５Ｎ(99.999 ％以上) の酸化
硼素粉末（例えばフルウチ化学株式会社製）40(g) を85
(℃) 程度に加熱したイオン交換水中に溶解して酸化硼
素水溶液を作製する。次いで、工程Ａ２の溶剤添加工程
において、例えばエタノール（特級試薬が望ましい。例
えば関東科学株式会社製）をその酸化硼素水溶液中に添
加し、工程Ａ３のガラス・フリット混合工程において、
その水溶液中に更に高純度シリカ・ガラス・フリットを
400(g)加えてスラリを作製する。このとき、シリカ・ガ
ラス・フリットに対する酸化硼素粉末の添加量は9(wt
％) 程度である。なお、高純度シリカ・ガラス・フリッ
トとしては、例えば、SiO2 96 ％、B2O3 3％、Al2O3 0.
4 ％程度の組成で、比表面積200(m2/g) 、気孔率 28
(％) 程度の物性を備えた多孔質の二成分系ガラス（例
えばコーニング・インターナショナル株式会社製 バイ
コール＃７９３０等）が好適に用いられる。そして、工
程Ａ４の攪拌工程において、この混合物を例えばホット
・プレート等で 85(℃) 程度で保温しつつ攪拌してスラ
リ中のエタノールと水分とを除去する。First, in the RCG manufacturing process of the process 1A, a reaction hardened glass raw material powder is manufactured from a glass frit. This RCG manufacturing process is shown in detail in FIG. 5, for example. In FIG. 5, in the boron oxide dissolving step of the step A1, for example, 85 g of boron oxide powder (for example, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) having a purity of 5N (99.999% or more) is used.
Dissolve in ion-exchanged water heated to about (° C) to produce a boron oxide aqueous solution. Next, in the solvent addition step of step A2, for example, ethanol (preferably a special grade reagent, for example, manufactured by Kanto Scientific Co., Ltd.) is added to the boron oxide aqueous solution, and in the glass / frit mixing step of step A3,
High purity silica, glass and frit in the aqueous solution
A slurry is prepared by adding 400 (g). At this time, the addition amount of the boron oxide powder to the silica / glass / frit was 9 (wt.
%). The high-purity silica / glass frit includes, for example, 96% SiO 2 , 3% B 2 O 3 , and Al 2 O 3 0.
About 4% composition, specific surface area 200 (m 2 / g), porosity 28
(%) Porous two-component glass (for example, Vycor # 7930 manufactured by Corning International Inc.) having physical properties of about (%) is preferably used. Then, in the stirring step of step A4, the mixture is stirred while keeping the temperature at about 85 (° C.) on a hot plate or the like to remove ethanol and moisture in the slurry.
【００３０】工程Ａ５の乾燥工程においては、工程Ａ４
においてエタノールおよび水分がある程度除去されて攪
拌困難な程度まで粘性が増大したスラリを、例えばオー
ブン等に入れて 70(℃) 程度で更に乾燥することによ
り、残余のエタノールおよび水分を除去する。このよう
にして乾燥が終了した後、工程Ａ６の解砕工程において
乾燥物を手でほぐし、更に工程Ａ７の分級工程において
＃１６程度の篩を用いて分級することにより例えば 1(m
m)程度以上の粗大粒子を除去する。工程Ａ８の焼成工程
においては、解砕・分級した乾燥物を純度 63(％) 程度
のシリカ製容器に入れ、例えば1000〜 1100(℃) ×2(h
r) 程度の条件で焼成する。これにより、高純度シリカ
・ガラス・フリットと酸化硼素とが反応させられる。そ
して、工程Ａ９の粉砕工程において、焼成されることに
よって塊となったガラス・フリットをポット式ボール・
ミル等を用いて粉砕し、最後に工程Ａ１０の分級工程に
おいて＃３３０〜３００程度の篩によって分級して 45
(μm)程度以上の粗大粒子を除去することにより、反応
硬化ガラス原料粉体が得られる。In the drying step of Step A5, Step A4
The slurry whose viscosity has been increased to such an extent that ethanol and water have been removed to some extent and difficult to stir is placed in an oven or the like and further dried at about 70 (° C.) to remove residual ethanol and water. After the drying is completed in this manner, the dried product is loosened by hand in the crushing step of step A6, and further classified in a classifying step of step A7 using a sieve of about # 16 to obtain, for example, 1 (m
m) Remove coarse particles larger than about m). In the firing step of step A8, the crushed and classified dried product is placed in a silica container having a purity of about 63 (%), and is, for example, 1000 to 1100 (° C.) × 2 (h).
r) Bake at about the same conditions. As a result, the high-purity silica glass frit reacts with boron oxide. Then, in the pulverizing step of step A9, the glass frit formed into a lump by firing is put into a pot type ball
Pulverized using a mill or the like, and finally classified in a classifying step of step A10 using a sieve of about # 330 to # 300.
By removing coarse particles of about (μm) or more, a reaction-hardened glass raw material powder can be obtained.
【００３１】図４に戻って、工程１Ｂの顔料被覆工程に
おいては、顔料粒子４８すなわち四硼化珪素［例えば米
国 ＣＥＲＡＣ社製Ｂ−１０８８等の#200メッシュアン
ダ品平均粒径 40(μm)程度］を高純度シリカ・ガラス膜
で被覆する。この顔料被覆工程は図６に詳しく示される
ものである。先ず、工程Ｂ１の無機高分子希釈工程にお
いては、例えば、プリセラミック・ポリマ（加熱処理に
よってセラミックスとなる無機高分子）であるペルヒド
ロポリシラザン（例えば東燃株式会社製）をキシレン等
の溶剤を用いて 10(wt％) 程度の濃度に希釈する。ペル
ヒドロポリシラザンは、珪素、窒素、および水素から構
成されるものであって、例えば図７に示されるような構
造を有した分子量600 〜900 程度、密度1.3(g/cm3)程度
の無色透明の液状物であり、不純物量が数(ppm) 以下と
極めて高い純度を有している。Returning to FIG. 4, in the pigment coating step of Step 1B, the pigment particles 48, ie, silicon tetraboride [# 200 mesh under product such as B-1088 manufactured by CERAC, USA) have an average particle diameter of about 40 (μm). ] With a high-purity silica-glass film. This pigment coating step is shown in detail in FIG. First, in the inorganic polymer dilution step of the step B1, for example, a preceramic polymer (an inorganic polymer that becomes a ceramic by heat treatment) perhydropolysilazane (for example, manufactured by Tonen Co., Ltd.) is mixed with a solvent such as xylene or the like. Dilute to a concentration of about 10 (wt%). Perhydropolysilazane is composed of silicon, nitrogen, and hydrogen and has a structure as shown in FIG. 7, for example, having a molecular weight of about 600 to 900 and a density of about 1.3 (g / cm 3 ). And has a very high purity with an impurity amount of several (ppm) or less.
【００３２】工程Ｂ２の顔料粒子分散工程では、上記の
希釈された無機高分子液内に顔料粒子である純度 98
(％) 以上の四硼化珪素を無機高分子液に対して10〜 20
(wt％)程度となるように調合し、振動ミル等によって30
分間程度攪拌して、顔料粒子４８が分散させられた分散
液を作製する。続く工程Ｂ３の噴霧乾燥工程において
は、この分散液をスプレー・ドライヤ等で噴霧して熱風
乾燥する。このとき、噴霧乾燥条件は例えば熱風入口温
度が110(℃) 程度、出口温度が 70(℃) 程度である。こ
れにより、顔料粒子４８の表面に付着させられた無機高
分子液が乾燥され且つ縮合させられて、その表面に無機
高分子膜が形成される。なお、上記の噴霧乾燥に代え
て、分散液中に顔料粒子を浸し、乾燥機等で乾燥する工
程を３回程度繰り返して無機高分子膜を形成してもよ
い。そして、工程Ｂ４の熱処理工程においては、例えば
大気中400(℃) 程度の条件で熱処理が施される。これに
より、その無機高分子膜中の珪素が大気中の酸素と結合
させられて二酸化珪素（シリカ）が生成されると共に、
無機高分子膜中の窒素と水素が結合させられてアンモニ
ア（NH3 ）が生成されて消散させられる。このため、顔
料粒子４８の表面にその無機高分子膜から生成された極
めて純度の高いシリカ・ガラス膜が例えば0.1 〜数 (μ
m)程度の膜厚に形成される。なお、この顔料粒子４８
は、例えば、ボール・ミルで粉砕した後、#200メッシュ
等で分級して用いられる。本実施例においては、工程Ｂ
１乃至Ｂ３が無機高分子膜形成工程に、工程Ｂ４の熱処
理工程が加熱生成工程にそれぞれ対応し、上記シリカ・
ガラス膜が顔料被覆膜に相当する。In the pigment particle dispersing step of step B2, the purity of the pigment particles 98
(%) 10 to 20 parts of the above silicon tetraboride with respect to the inorganic polymer liquid.
(wt%) and mix with a vibrating mill, etc.
Stir for about a minute to produce a dispersion in which the pigment particles 48 are dispersed. In the subsequent spray drying step B3, the dispersion is sprayed with a spray drier or the like and dried with hot air. At this time, the spray drying conditions are, for example, a hot air inlet temperature of about 110 (° C.) and an outlet temperature of about 70 (° C.). As a result, the inorganic polymer liquid attached to the surface of the pigment particles 48 is dried and condensed, and an inorganic polymer film is formed on the surface. Instead of the spray drying, the step of immersing the pigment particles in the dispersion and drying with a dryer or the like may be repeated about three times to form the inorganic polymer film. Then, in the heat treatment step of step B4, heat treatment is performed, for example, in the atmosphere at about 400 (° C.). Thereby, silicon in the inorganic polymer film is combined with oxygen in the atmosphere to generate silicon dioxide (silica),
Nitrogen and hydrogen in the inorganic polymer film are combined to generate and dissipate ammonia (NH 3 ). Therefore, an extremely high purity silica-glass film formed from the inorganic polymer film on the surface of the pigment particles 48 is, for example, 0.1 to several (μ).
m). The pigment particles 48
Is used by, for example, pulverizing with a ball mill and then classifying it with # 200 mesh or the like. In this embodiment, the step B
1 to B3 correspond to the inorganic polymer film forming step, and the heat treatment step of step B4 corresponds to the heat generation step.
The glass film corresponds to the pigment coated film.
【００３３】図４に戻って、工程２の混合工程において
は、前記のようにして作製した反応硬化ガラス原料粉体
に、シリカ・ガラス膜を施した顔料粒子４８を例えば2.
5(wt％) 程度の割合で混合し、更に、イオン交換水およ
び２％メチルセルロース水溶液等の有機結合剤を加え
て、アトライタによって10分間程度混合する。これによ
り、反応硬化ガラス原料粉体および顔料粒子４８が分散
させられたペースト（スラリ）が得られる。なお、イオ
ン交換水およびメチルセルロース水溶液の添加量は必要
な粘度に応じて適宜定められる。続く工程３の塗布工程
においては、アトライタから排出したペースト（コーテ
ィング・スラリ）を真空脱泡した後、スプレー・ガンに
充填し、前記タービン・ハウジング内面３６およびター
ビン翼車表面４２に0.1 〜0.3(mm) 程度の厚さになるよ
うに吹き付け塗布する。このとき、吐出圧力は例えば3
(kgf/cm2)程度以下に設定され、内面３６および表面４
２は予め 60(℃) 程度に加熱される。なお、塗布に先立
って、鋳造により製造されたハウジング１２およびター
ビン１４、１６のバリが取り除かれると共に、タービン
１４、１６については更にバランス加工が施される。そ
して、例えば室温で十分に乾燥した後、工程４の焼付工
程において、例えば雰囲気炉において窒素（N2）ガスを
流しつつ 1250(℃) ×10分間程度の条件で熱処理を施す
ことにより、塗布膜から前記ガラス膜３８、４４が生成
される。なお、焼付工程における昇温速度は、例えば20
0(℃／hr) 程度である。したがって、ガラス膜３８、４
４を構成するガラス組織４６中には、顔料粒子４８がシ
リカ・ガラス膜で覆われた状態で含まれており、このシ
リカ・ガラス膜が前記シリカ・ガラス層５０を構成して
いる。本実施例においては、混合工程がペースト作製工
程に、焼付工程が加熱処理工程にそれぞれ対応する。Returning to FIG. 4, in the mixing step of step 2, the pigment particles 48 obtained by applying a silica glass film to the reaction-cured glass raw material powder prepared as described above are subjected to, for example, 2.
Mix at a ratio of about 5 (wt%), add ion-exchanged water and an organic binder such as a 2% aqueous solution of methylcellulose, and mix with an attritor for about 10 minutes. Thereby, a paste (slurry) in which the reaction-hardened glass raw material powder and the pigment particles 48 are dispersed is obtained. The amounts of the ion-exchanged water and the aqueous methylcellulose solution are appropriately determined depending on the required viscosity. In the application step of the following step 3, the paste (coating slurry) discharged from the attritor is vacuum-defoamed and then filled into a spray gun, and the paste (0.1 to 0.3) is applied to the inner surface 36 of the turbine housing and the surface 42 of the turbine wheel. (mm). At this time, the discharge pressure is, for example, 3
(kgf / cm 2 ) or less.
2 is previously heated to about 60 (° C). Prior to coating, burrs on the housing 12 and the turbines 14 and 16 manufactured by casting are removed, and the turbines 14 and 16 are further balanced. Then, for example, after being sufficiently dried at room temperature, in the baking step of step 4, the coating film is subjected to a heat treatment at about 1250 (° C.) × 10 minutes while flowing nitrogen (N 2 ) gas in an atmosphere furnace, for example. Thus, the glass films 38 and 44 are generated. The heating rate in the baking step is, for example, 20
It is about 0 (° C / hr). Therefore, the glass films 38, 4
Pigment particles 48 are contained in a glass structure 46 constituting the silica glass layer 4 so as to be covered with the silica glass film. The silica glass film constitutes the silica glass layer 50. In this embodiment, the mixing step corresponds to a paste making step, and the baking step corresponds to a heat treatment step.
【００３４】この場合において、本実施例では、顔料粒
子４８は表面にシリカ・ガラス膜（すなわちシリカ・ガ
ラス層５０）が設けられた状態で反応硬化ガラス原料粉
体等と混合され、ハウジング内面３６およびタービン翼
車表面４２上で焼き付けられることから、その焼き付け
中において反応硬化ガラス原料粉体から生成されるガラ
ス組織４６と反応することがシリカ・ガラス膜によって
抑制される。そのため、ガラス組織４６の組成が変化さ
せられることが抑制されると共に、顔料粒子４８がガラ
ス組織４６中に溶け込んで輻射率に寄与し得る量が減じ
られることが好適に抑制されて、高い耐熱性および高い
輻射性を共に備えたガラス膜３８、４４が得られる。し
たがって、このようなガラス膜３８、４４が設けられた
タービン・ハウジング１２およびタービン１４、１６
は、前記のように高温の燃焼ガス下で使用可能となるの
である。In this case, in the present embodiment, the pigment particles 48 are mixed with a reaction-curing glass raw material powder or the like in a state where a silica-glass film (that is, a silica-glass layer 50) is provided on the surface thereof, And since it is baked on the turbine wheel surface 42, the silica glass film suppresses the reaction with the glass structure 46 generated from the reaction hardened glass raw material powder during the baking. Therefore, the composition of the glass structure 46 is prevented from being changed, and the reduction in the amount of the pigment particles 48 that can dissolve into the glass structure 46 and contribute to the emissivity is appropriately suppressed, resulting in high heat resistance. And the glass films 38 and 44 having both high radiation properties. Therefore, the turbine housing 12 and the turbines 14, 16 provided with such glass films 38, 44 are provided.
Can be used under a high-temperature combustion gas as described above.
【００３５】ここで、上記のように耐熱合金上にガラス
膜３８、４４が設けられた構造体の放熱性を確かめた実
験結果を説明する。先ず、試料として、Inco713cから成
る直径φ100(mm) 程度、肉厚2(mm) 程度の円筒と、この
円筒の外周面に前記図４に示される工程に従ってガラス
膜３８、４４と同様なガラス膜を設けたものとを用意し
た。そして、この試料円筒の外周面をブリキ製円筒で覆
い、試料円筒の内部に一端から500(℃) 程度の温風を流
す実験を行った。その結果、ブリキ円筒の外周面の温度
が、ガラス膜を設けた試料円筒では 95(℃) であったの
に対し、ガラス膜が設けられていない試料円筒では 78
(℃) であった。また、試料円筒の他端から排出される
温風の温度は、ガラス膜を設けた試料円筒では462(℃)
であったのに対し、ガラス膜が設けられていない試料円
筒では485(℃) であった。これは、ガラス膜が設けられ
ている場合には温風から試料円筒に伝達された熱がその
外周面から効率よく放出されるため、温風から奪われて
その外周面から放出される熱量すなわちブリキ円筒に伝
達される熱量が、ガラス膜を設けていない場合に比較し
て多くなることを示しているものと考えられる。すなわ
ち、耐熱金属に高輻射率のガラス膜が設けられることに
よってその放熱性（熱放射性）が高められることが確か
められた。なお、上記の実験は、空気中への放熱量の測
定が困難であることから、その放熱量をブリキ円筒に吸
収させて測定したものであり、ブリキ円筒外周面の温度
は、例えば熱電対で測定した。Here, a description will be given of an experimental result of confirming the heat radiation of the structure in which the glass films 38 and 44 are provided on the heat-resistant alloy as described above. First, as a sample, a cylinder having a diameter of about 100 (mm) and a thickness of about 2 (mm) made of Inco713c, and glass films similar to the glass films 38 and 44 according to the process shown in FIG. And the one provided with. Then, an experiment was performed in which the outer peripheral surface of the sample cylinder was covered with a tin cylinder, and hot air of about 500 (° C.) was flowed from one end into the inside of the sample cylinder. As a result, the temperature of the outer peripheral surface of the tin cylinder was 95 (° C) in the sample cylinder provided with the glass film, whereas the temperature in the sample cylinder without the glass film was 78 (° C).
(° C.). The temperature of the hot air discharged from the other end of the sample cylinder is 462 (° C.) for the sample cylinder provided with the glass film.
On the other hand, the temperature was 485 (° C.) for the sample cylinder without the glass film. This is because, when a glass film is provided, the heat transferred from the warm air to the sample cylinder is efficiently released from the outer peripheral surface, so the amount of heat deprived of the warm air and released from the outer peripheral surface, that is, This is considered to indicate that the amount of heat transmitted to the tin cylinder is increased as compared with the case where the glass film is not provided. That is, it was confirmed that the heat radiation property (heat radiation property) was enhanced by providing a high emissivity glass film on the heat-resistant metal. In the above experiment, since it was difficult to measure the amount of heat released into the air, the amount of heat was absorbed in a tin cylinder and measured.The temperature of the outer peripheral surface of the tin cylinder was measured using, for example, a thermocouple. It was measured.
【００３６】要するに、本実施例においては、圧縮機駆
動タービン１４および出力タービン１６は、耐熱合金で
構成されると共に、その表面４２に0.95程度の輻射率を
有する顔料粒子４８がガラス組織４６中に分散させられ
たガラス膜４４が設けられる。そのため、タービン１
４、１６の燃焼ガスに曝される部分の表面４２には顔料
粒子４８がガラス組織４６中に分散させられたガラス膜
４４が設けられることから、その顔料粒子４８の輻射率
に応じてガラス膜４４に高い輻射率が付与され、そのガ
ラス膜４４延いてはタービン１４、１６の放熱性が高め
られる。したがって、タービン１４、１６の表面すなわ
ちガラス膜４４表面に高温ガスから伝達された熱がその
ガラス膜４４からハウジング１２の内部空間へ効率よく
放出されることから、ガラス膜４４の吸収熱量が減少さ
せられるため、その表面温度の上昇が抑制され延いては
タービン１４、１６に伝達される熱量が少なくなってそ
の温度上昇も抑制される。これにより、実質的にタービ
ン１４、１６を構成する耐熱合金の耐熱性が高められ、
延いてはタービン１４、１６の耐熱性が高められる。In short, in the present embodiment, the compressor drive turbine 14 and the output turbine 16 are made of a heat-resistant alloy, and pigment particles 48 having an emissivity of about 0.95 are formed on the surface 42 of the glass structure 46. A dispersed glass film 44 is provided. Therefore, turbine 1
Since the glass film 44 in which the pigment particles 48 are dispersed in the glass structure 46 is provided on the surface 42 of the portion exposed to the combustion gas of Nos. 4 and 16, the glass film 44 is formed according to the emissivity of the pigment particles 48. A high emissivity is given to 44, and the heat radiation of the glass films 44 and the turbines 14 and 16 is enhanced. Therefore, heat transferred from the high-temperature gas to the surfaces of the turbines 14 and 16, that is, the surface of the glass film 44, is efficiently released from the glass film 44 to the internal space of the housing 12, so that the amount of heat absorbed by the glass film 44 decreases. As a result, the rise in the surface temperature is suppressed and the amount of heat transferred to the turbines 14 and 16 is reduced, so that the temperature rise is also suppressed. As a result, the heat resistance of the heat-resistant alloy constituting the turbines 14 and 16 is substantially increased,
As a result, the heat resistance of the turbines 14 and 16 is increased.
【００３７】また、本実施例においては、タービン・ハ
ウジング１２は、耐熱合金で構成されると共に、その内
面３６に0.95程度の輻射率を有する顔料粒子４８がガラ
ス組織４６中に分散させられたガラス膜３８が設けられ
る。そのため、タービン・ハウジング１２の内面３６に
は顔料粒子４８がガラス組織４６中に分散させられたガ
ラス膜３８が設けられることから、その顔料粒子４８の
輻射率に応じてガラス膜３８に高い輻射率が付与され、
そのガラス膜３８延いてはタービン・ハウジング１２の
内部空間側への放熱性が高められる。したがって、ター
ビン・ハウジング１２の内面３６すなわちガラス膜３８
の表面に高温ガスから伝達された熱がそのガラス膜３８
から内部空間へ効率よく放出されることから、ガラス膜
３８の吸収熱量が減少させられるため、その表面温度の
上昇が抑制され延いてはタービン・ハウジング１２に伝
達される熱量が少なくなってその温度上昇も抑制され
る。これにより、実質的にタービン・ハウジング１２を
構成する耐熱合金の耐熱性が高められ、延いてはタービ
ン・ハウジング１２の耐熱性が高められる。In the present embodiment, the turbine housing 12 is made of a heat-resistant alloy, and the inner surface 36 is made of a glass structure 46 in which pigment particles 48 having an emissivity of about 0.95 are dispersed in a glass structure 46. A membrane 38 is provided. Therefore, since the glass film 38 in which the pigment particles 48 are dispersed in the glass structure 46 is provided on the inner surface 36 of the turbine housing 12, the glass film 38 has a high emissivity according to the emissivity of the pigment particles 48. Is given,
The radiation of the glass film 38 to the inner space side of the turbine housing 12 is enhanced. Accordingly, the inner surface 36 of the turbine housing 12 or the glass film 38
The heat transferred from the hot gas to the surface of the
From the glass film 38 to the internal space, the amount of heat absorbed by the glass film 38 is reduced, so that the rise in the surface temperature is suppressed, and the amount of heat transferred to the turbine housing 12 is reduced. The rise is also suppressed. Thus, the heat resistance of the heat-resistant alloy constituting the turbine housing 12 is substantially increased, and the heat resistance of the turbine housing 12 is thus enhanced.
【００３８】また、本実施例においては、ガラス膜３
８、４４は、顔料粒子４８とガラス組織４６との界面に
おいてその顔料粒子４８を覆って備えられてその界面に
おけるそのガラス組織４６内の値よりも高い含有率で二
酸化珪素を含むシリカ・ガラス層５０を有するものであ
る。このようにすれば、ハウジング１２の内面３６或い
はタービン１４、１６の表面４２に備えられたガラス膜
３８、４４は、顔料粒子４８とガラス組織４６との界面
においてその顔料粒子４８を覆って備えられてその界面
におけるそのガラス組織４６内の値よりも高い含有率で
二酸化珪素を含むシリカ・ガラス層５０を有して構成さ
れる。そのため、顔料粒子４８とガラス組織４６との界
面には、そのガラス組織４６よりも二酸化珪素含有率が
高いことから顔料粒子４８との反応性が相対的に低くさ
れたシリカ・ガラス層５０が備えられるため、ハウジン
グ１２の内面３６或いはタービン１４、１６の表面４２
にガラス膜３８、４４を設けるための焼成中およびガス
・タービン・エンジン１０の使用中における顔料粒子４
８とガラス組織４６との界面反応やその顔料粒子４８の
酸化等が、その界面に設けられたシリカ・ガラス層５０
によって好適に抑制される。したがって、顔料粒子４８
の本来の輻射率がそのままガラス組織４６中において生
かされると共に、高温になる使用中においても界面反応
や酸化に起因する顔料粒子４８の輻射率の低下が抑制さ
れるため、ガラス膜３８、４４に一層高い輻射率が付与
され且つ維持され、タービン・ハウジング１２およびタ
ービン１４、１６の耐熱性が一層高められる。In this embodiment, the glass film 3
8, 44 are silica glass layers provided at the interface between the pigment particles 48 and the glass structure 46 over the pigment particles 48 and containing silicon dioxide at a higher content than the value in the glass structure 46 at the interface. 50. In this manner, the glass films 38, 44 provided on the inner surface 36 of the housing 12 or the surfaces 42 of the turbines 14, 16 are provided over the pigment particles 48 at the interface between the pigment particles 48 and the glass structure 46. And a silica glass layer 50 containing silicon dioxide at a higher content than the value in the glass structure 46 at the interface. Therefore, at the interface between the pigment particles 48 and the glass structure 46, there is provided a silica / glass layer 50 having a relatively low reactivity with the pigment particles 48 because the content of silicon dioxide is higher than that of the glass structure 46. The inner surface 36 of the housing 12 or the surface 42 of the turbine 14, 16
Particles 4 during firing to provide glass films 38, 44 to the glass and during use of gas turbine engine 10.
The reaction between the glass structure 46 and the glass structure 46 and the oxidation of the pigment particles 48 are caused by the silica glass layer 50 provided at the interface.
Is suitably suppressed. Therefore, the pigment particles 48
The original emissivity of the pigment particles 48 is utilized in the glass structure 46 as it is, and the decrease in the emissivity of the pigment particles 48 due to the interfacial reaction and oxidation is suppressed even during use at high temperatures. A higher emissivity is provided and maintained, and the heat resistance of the turbine housing 12 and the turbines 14, 16 is further increased.
【００３９】また、本実施例においては、シリカ・ガラ
ス層５０は、二酸化珪素を 99(wt％) 以上含むものであ
る。そのため、二酸化珪素の含有率が十分に高いことか
ら、顔料粒子４８とガラス組織４６との界面反応が一層
抑制される。In this embodiment, the silica glass layer 50 contains silicon dioxide in an amount of 99 (wt%) or more. Therefore, since the content of silicon dioxide is sufficiently high, the interfacial reaction between the pigment particles 48 and the glass structure 46 is further suppressed.
【００４０】また、本実施例においては、シリカ・ガラ
ス層５０は、0.1 乃至数 (μm)程度の厚さに設けられ
る。このようにすれば、ガラス膜３８、４４の軟化点や
熱膨張率等の熱的特性に大きく影響しない範囲でシリカ
・ガラス層５０の厚さが十分に厚くされていることか
ら、顔料粒子４８とガラス組織４６との界面反応が一層
確実に抑制される。In this embodiment, the silica / glass layer 50 is provided with a thickness of about 0.1 to several (μm). By doing so, the silica glass layer 50 is sufficiently thick within a range that does not significantly affect the thermal properties such as the softening points and the thermal expansion coefficients of the glass films 38 and 44. And the glass structure 46 is more reliably suppressed from interfacial reaction.
【００４１】また、本実施例によれば、顔料粒子４８と
して用いられる四硼化珪素は、0.95程度の極めて高い輻
射率を有することから、ガラス膜３８、４４の輻射率が
高められてハウジング１２およびタービン１４、１６の
耐熱性が一層高められるが、その反面、非酸化物である
ことも相俟ってガラス組織４６との高い反応性を有する
ものである。したがって、シリカ・ガラス層５０を設け
た効果が一層顕著に得られる。According to the present embodiment, since the silicon tetraboride used as the pigment particles 48 has an extremely high emissivity of about 0.95, the emissivity of the glass films 38 and 44 is increased, and In addition, the heat resistance of the turbines 14 and 16 is further enhanced, but on the other hand, they are highly reactive with the glass structure 46 because they are non-oxide. Therefore, the effect of providing the silica / glass layer 50 can be more remarkably obtained.
【００４２】また、本実施例においては、顔料粒子４８
の平均粒子径が 40(μm)程度である。そのため、平均粒
子径が十分に大きくされることから、ガラス組織４６と
の反応性が一層低くなって顔料粒子４８の輻射率の低下
が一層抑制されると共に、粒子の凝集が生じ難いためガ
ラス膜３８、４４中における分散性が高められる。In this embodiment, the pigment particles 48
Has an average particle size of about 40 (μm). Therefore, since the average particle diameter is made sufficiently large, the reactivity with the glass structure 46 is further reduced, and the decrease in the emissivity of the pigment particles 48 is further suppressed. The dispersibility in 38 and 44 is enhanced.
【００４３】また、本実施例においては、顔料粒子４８
は、ガラス膜３８、４４中において2.5(wt％) 程度の割
合で含まれる。そのため、ガラス膜３８、４４中に顔料
粒子４８が十分に多く含まれることから、その顔料粒子
４８のガラス膜３８、４４の輻射率への寄与が十分に大
きくなって、ガラス膜３８、４４の輻射率が 1000(℃)
における輻射率で0.8 以上と十分に高められる。In this embodiment, the pigment particles 48
Is contained in the glass films 38 and 44 at a ratio of about 2.5 (wt%). Therefore, since the pigment particles 48 are sufficiently contained in the glass films 38 and 44, the contribution of the pigment particles 48 to the emissivity of the glass films 38 and 44 becomes sufficiently large, and Emissivity is 1000 (℃)
The emissivity at is sufficiently increased to 0.8 or more.
【００４４】また、本実施例においては、ガラス膜３
８、４４は、ハウジング１２の内面３６およびタービン
１４、１６の表面４２に 0.1〜0.3(mm) 程度の厚みで設
けられる。そのため、輻射は専らガラス膜３８、４４の
表面近傍（表層部）で生じることから、その厚さをそれ
ほど厚くする必要はなく、一方、十分に薄くされること
によって一様な厚さで設けることが容易になる。特に、
タービン１４、１６においては、ガラス膜３８を設ける
ことに起因する慣性質量の低下が抑制される。In this embodiment, the glass film 3
8 and 44 are provided on the inner surface 36 of the housing 12 and the surfaces 42 of the turbines 14 and 16 with a thickness of about 0.1 to 0.3 (mm). For this reason, since radiation is mainly generated near the surfaces (surface layers) of the glass films 38 and 44, it is not necessary to make the thickness so large. On the other hand, the radiation is provided with a uniform thickness by making it sufficiently thin. Becomes easier. Especially,
In the turbines 14 and 16, a decrease in the inertial mass due to the provision of the glass film 38 is suppressed.
【００４５】また、本実施例においては、ガラス組織４
６は、二酸化珪素を主成分とし且つ硼酸を含むボロシリ
ケート・ガラスである。このようにすれば、ボロシリケ
ート・ガラスはガラスの中でも高い耐熱性および耐熱衝
撃性を有することから一層高い耐熱性および耐熱衝撃性
を要求されるタービン・ハウジング１２およびタービン
１４、１６に好適なガラス膜３８が得られると共に、ボ
ロシリケート・ガラスは高硬度であって耐磨耗性も高い
ことから、燃焼ガス中に含まれる異物による磨耗も抑制
される。In this embodiment, the glass structure 4
6 is a borosilicate glass containing silicon dioxide as a main component and containing boric acid. In this way, the borosilicate glass has high heat resistance and thermal shock resistance among the glasses, so that the glass suitable for the turbine housing 12 and the turbines 14 and 16 which are required to have higher heat resistance and thermal shock resistance. Since the film 38 is obtained and the borosilicate glass has high hardness and high abrasion resistance, the abrasion due to foreign substances contained in the combustion gas is suppressed.
【００４６】また、本実施例においては、ガラス膜３
８、４４を形成するに際しては、ガラス膜３８、４４中
でのガラス組織４６と顔料粒子４８との界面におけるそ
のガラス組織４６内の値よりも高い含有率で二酸化珪素
を含む所定厚さのシリカ・ガラス層５０をその顔料粒子
４８の表面に設ける工程１Ｂの顔料被覆工程が工程２の
混合工程に先立って実施される。そのため、混合工程に
おいては、高い含有率で二酸化珪素を含むことからガラ
ス組織４６との反応性が低いシリカ・ガラス層５０が設
けられた顔料粒子４８とガラス粉末とを含むペーストが
作製されるため、工程４の焼付工程において加熱処理さ
れる際にそのガラス組織４６と顔料粒子４８との界面反
応がそのシリカ・ガラス層５０によって抑制される。ま
た、ガラス膜３８、４４が製造された後のガス・タービ
ン・エンジン１０の使用時においても、その界面反応が
同様にシリカ・ガラス層５０によって抑制される。In this embodiment, the glass film 3
In forming the glass layers 8 and 44, a predetermined thickness of silica containing silicon dioxide at a higher content than the value in the glass structure 46 at the interface between the glass structure 46 and the pigment particles 48 in the glass films 38 and 44 is used. -The pigment coating step of the step 1B of providing the glass layer 50 on the surface of the pigment particles 48 is performed prior to the mixing step of the step 2. Therefore, in the mixing step, since a paste containing the pigment particles 48 provided with the silica-glass layer 50 having low reactivity with the glass structure 46 due to the high content of silicon dioxide and containing glass powder is produced. During the heat treatment in the baking step of step 4, the interface reaction between the glass structure 46 and the pigment particles 48 is suppressed by the silica glass layer 50. Further, even when the gas turbine engine 10 is used after the glass films 38 and 44 are manufactured, the interfacial reaction is similarly suppressed by the silica glass layer 50.
【００４７】また、本実施例においては、前記顔料被覆
工程は、珪素を含む無機高分子から成る無機高分子膜を
前記顔料粒子４８の表面に形成する工程Ｂ１乃至Ｂ３の
無機高分子膜形成工程と、前記無機高分子膜が形成され
た前記顔料粒子４８を酸化雰囲気において所定温度で加
熱処理することにより、その無機高分子膜から前記所定
の含有率で二酸化珪素を含む前記シリカ・ガラス層５０
を生成する工程Ｂ４の熱処理工程とを、含むものであ
る。このようにすれば、高分子膜形成工程において、珪
素を含む無機高分子膜が顔料粒子４８の表面に形成さ
れ、熱処理工程において酸化雰囲気で加熱処理すること
により無機高分子膜から前記シリカ・ガラス層５０が生
成される。そのため、シリカ・ガラス層５０は、無機高
分子の形態で顔料粒子４８の表面に膜形成されることか
ら、薄く一様な厚さの膜を好適に形成し得るが、その無
機高分子は珪素を含むものであることから、酸化雰囲気
で加熱処理することによって無機高分子中の珪素が酸化
されて、所定の含有率で二酸化珪素を含むシリカ・ガラ
ス層５０が生成される。したがって、所定の厚さを有し
且つ所定の含有率で二酸化珪素を含むシリカ・ガラス層
５０を好適に形成できる。Further, in the present embodiment, the pigment coating step is a step of forming an inorganic polymer film made of an inorganic polymer containing silicon on the surface of the pigment particles 48. And heat treating the pigment particles 48 on which the inorganic polymer film is formed at a predetermined temperature in an oxidizing atmosphere, so that the silica-glass layer 50 containing silicon dioxide at the predetermined content from the inorganic polymer film.
And a heat treatment step of step B4 for generating In this manner, in the polymer film forming step, an inorganic polymer film containing silicon is formed on the surface of the pigment particles 48, and the silica-glass is removed from the inorganic polymer film by performing a heat treatment in an oxidizing atmosphere in a heat treatment step. Layer 50 is created. Therefore, since the silica-glass layer 50 is formed on the surface of the pigment particles 48 in the form of an inorganic polymer, a thin film having a uniform thickness can be suitably formed. Therefore, by performing heat treatment in an oxidizing atmosphere, silicon in the inorganic polymer is oxidized, and a silica glass layer 50 containing silicon dioxide at a predetermined content is generated. Therefore, silica glass layer 50 having a predetermined thickness and containing silicon dioxide at a predetermined content can be suitably formed.
【００４８】また、本実施例においては、前記無機高分
子膜形成工程は、前記無機高分子を含む液中に前記顔料
粒子４８が分散させられた分散液を噴霧乾燥することに
より前記無機高分子膜を形成する工程Ｂ３の粉霧乾燥工
程を含むものである。このようにすれば、無機高分子お
よび顔料粒子４８が含まれる分散液を噴霧乾燥すること
によって、その顔料粒子４８の表面に無機高分子膜が形
成される。そのため、顔料粒子４８の表面を覆う無機高
分子を含む液が噴霧乾燥によって速やかに乾燥されるこ
とによって無機高分子膜が形成されることから、一層薄
く且つ一様な厚さの無機高分子膜を得ることができる。In this embodiment, the step of forming the inorganic polymer film is performed by spray-drying a dispersion in which the pigment particles 48 are dispersed in a liquid containing the inorganic polymer. This includes a powder drying step of step B3 of forming a film. By doing so, the inorganic polymer film is formed on the surface of the pigment particles 48 by spray-drying the dispersion containing the inorganic polymer and the pigment particles 48. Therefore, since the inorganic polymer film is formed by quickly drying the liquid containing the inorganic polymer covering the surface of the pigment particles 48 by spray drying, the inorganic polymer film having a thinner and uniform thickness is formed. Can be obtained.
【００４９】また、本実施例においては、前記無機高分
子は、水素（H ）、窒素（N ）、珪素（Si）から成るペ
ルヒドロポリシラザンである。このようにすれば、酸化
雰囲気で焼成されることによって珪素と酸素が結合させ
られて二酸化珪素が生成され、顔料粒子４８の表面に無
機高分子膜が形成される一方、水素と窒素が結合させら
れてアンモニア（NH3 ）が生成されて速やかに消散させ
られる。したがって、形成された無機高分子膜、延いて
はそれから生成されるシリカ・ガラス層５０が極めて高
い含有率で二酸化珪素を含むものとなるため、一層顔料
粒子４８とガラス組織４６との界面反応が抑制される。In this embodiment, the inorganic polymer is perhydropolysilazane composed of hydrogen (H), nitrogen (N), and silicon (Si). In this way, by firing in an oxidizing atmosphere, silicon and oxygen are combined to form silicon dioxide, and an inorganic polymer film is formed on the surface of the pigment particles 48, while hydrogen and nitrogen are combined. And ammonia (NH 3 ) is generated and quickly dissipated. Therefore, since the formed inorganic polymer film and, consequently, the silica glass layer 50 formed from the inorganic polymer film contain silicon dioxide at an extremely high content, the interface reaction between the pigment particles 48 and the glass structure 46 is further reduced. Is suppressed.
【００５０】また、本実施例においては、前記工程４の
焼付工程は、非酸化性雰囲気下で加熱するものである。
このようにすれば、焼成雰囲気中に酸素が存在しないこ
とからガラス膜３８、４４の焼付け時における顔料粒子
４８の酸化が一層抑制される。In the present embodiment, the baking step in the step 4 is heating in a non-oxidizing atmosphere.
By doing so, since oxygen does not exist in the firing atmosphere, the oxidation of the pigment particles 48 during the firing of the glass films 38 and 44 is further suppressed.
【００５１】次に、本発明がターボ・チャージャ５２に
適用された他の実施例を説明する。図８は、ターボ・チ
ャージャ５２の断面構造を模式的に示す図である。図に
おいて、ハウジング５４内には、回転軸５６が軸心回り
の回転可能に設けられ、その一端にはコンプレッサ翼車
５８、他端にはタービン翼車６０が備えられている。上
記のコンプレッサ翼車５８は、吸気口６２から吸入した
空気をディフューザ６４内で圧縮し、図示しない燃焼室
（エンジン）に圧縮空気を供給する。また、上記のター
ビン翼車６０は、図示しない燃焼室からスクロール室６
６に導入され且つ排気口６８から排出される排気ガス
（高温ガス）によって回転させられ、これにより回転軸
５６の一端に設けられたコンプレッサ翼車５８を駆動す
る。すなわち、本実施例では排気ガスの熱エネルギがコ
ンプレッサ翼車５８を回転させるための軸出力として取
り出される。Next, another embodiment in which the present invention is applied to a turbo charger 52 will be described. FIG. 8 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the turbocharger 52. As shown in FIG. In the figure, a rotating shaft 56 is provided in a housing 54 so as to be rotatable around the axis. A compressor wheel 58 is provided at one end, and a turbine wheel 60 is provided at the other end. The compressor wheel 58 compresses the air taken in from the intake port 62 in the diffuser 64 and supplies the compressed air to a combustion chamber (engine) (not shown). Further, the turbine wheel 60 is moved from a combustion chamber (not shown) to the scroll chamber 6.
6 is rotated by the exhaust gas (high-temperature gas) discharged from the exhaust port 68, thereby driving the compressor wheel 58 provided at one end of the rotating shaft 56. That is, in this embodiment, the heat energy of the exhaust gas is extracted as the shaft output for rotating the compressor wheel 58.
【００５２】上記のタービン翼車６０は、Inco713c等の
ニッケル基耐熱合金から成るものであり、その表面はガ
ラス膜７２で覆われている。このガラス膜７２は、前記
ガラス膜３８、４４と同様な前記図３に模式図を示す顔
料粒子４８がガラス組織４６中に分散させられた高輻射
ガラス膜である。なお、図においてはハブ部分の表面の
ガラス膜７２のみが示されているが、羽根７０の表面に
も同様にガラス膜７２が設けられている。また、前記の
ハウジング５４は、例えば高シリコン球状黒鉛鋳鉄やニ
レジスト材等の耐熱鋼から成るものであり、タービン翼
車６０を内部に備えてタービン・ハウジングとして機能
する図の右側部分７４の内面はガラス膜７８で覆われて
いる。なお、回転軸５６は、例えば高抗張力鋼等から成
るものであってタービン翼車６０と摩擦圧接や電子ビー
ム溶接等で接合されているが、上記のガラス膜７２は、
その接合部分の近傍の一部の表面をも覆って設けられて
いる。また、前記のコンプレッサ翼車５８は、例えばア
ルミニウム合金等の軽量合金から構成されている。The turbine wheel 60 is made of a nickel-based heat-resistant alloy such as Inco713c, and its surface is covered with a glass film 72. The glass film 72 is a high radiation glass film in which pigment particles 48 similar to the glass films 38 and 44 shown in the schematic view of FIG. 3 are dispersed in a glass structure 46. Although only the glass film 72 on the surface of the hub portion is shown in the drawing, the glass film 72 is similarly provided on the surface of the blade 70. The housing 54 is made of, for example, heat-resistant steel such as high silicon spheroidal graphite cast iron or niresist material. The inner surface of a right side portion 74 in the figure, which functions as a turbine housing with a turbine wheel 60 inside, is shown in FIG. It is covered with a glass film 78. The rotating shaft 56 is made of, for example, high tensile strength steel, and is joined to the turbine wheel 60 by friction welding, electron beam welding, or the like.
It is also provided so as to cover a part of the surface near the joint. The compressor wheel 58 is made of a lightweight alloy such as an aluminum alloy.
【００５３】本実施例においても、例えば900(℃) 程度
の高温の排気ガスに曝されるタービン・ハウジング７４
およびタービン翼車６０が、耐熱鋼或いは耐熱合金から
構成されると共に、その内面或いは表面を覆って高輻射
率の顔料粒子４８がガラス組織４６中に分散させられた
ガラス膜７８、７２が設けられていることから、その顔
料粒子４８の輻射率に応じてガラス膜７８、７２に高い
輻射率が付与され、そのガラス膜７８、７２延いてはタ
ービン・ハウジング７４およびタービン翼車６０の放熱
性が高められる。したがって、それらに排気ガスから伝
達された熱がガラス膜７８、７２からハウジング７４の
内部空間へ効率よく放出されることから、そのガラス膜
７８、７２の吸収熱量が減少させられるため、その表面
温度の上昇が抑制され延いてはタービン・ハウジング７
４およびタービン翼車６０に伝達される熱量が少なくな
ってその温度上昇が抑制される。これにより、実質的に
タービン・ハウジング７４およびタービン翼車６０を構
成する耐熱合金或いは耐熱鋼の耐熱性が高められ、延い
てはハウジング７４およびタービン６０の耐熱性が高め
られる。このため、ターボ・チャージャ５２で一層高温
の排気ガスを利用可能となると共に、従来と同様な温度
の排気ガスで利用する場合には、従来では使用できなか
った耐熱性が低い耐熱鋼および耐熱合金を使用し得る。
また、その他、前記ガス・タービン・エンジン１０のタ
ービン１４、１６やハウジング１２に適用された場合と
同様な効果が得られる。Also in this embodiment, the turbine housing 74 is exposed to high-temperature exhaust gas of, for example, about 900 (° C.).
And the turbine wheel 60 is made of heat-resistant steel or heat-resistant alloy, and is provided with glass films 78 and 72 in which pigment particles 48 having a high emissivity are dispersed in the glass structure 46 so as to cover the inner surface or the surface thereof. Therefore, a high emissivity is given to the glass films 78 and 72 in accordance with the emissivity of the pigment particles 48, and the heat dissipation of the glass films 78 and 72, and furthermore, the turbine housing 74 and the turbine wheel 60 are improved. Enhanced. Therefore, the heat transmitted from the exhaust gas to the glass films 78 and 72 is efficiently released from the glass films 78 and 72 to the internal space of the housing 74, and the heat absorbed by the glass films 78 and 72 is reduced. Of the turbine housing 7
4 and the amount of heat transmitted to the turbine wheel 60 is reduced, and the temperature rise is suppressed. Accordingly, the heat resistance of the heat-resistant alloy or heat-resistant steel constituting the turbine housing 74 and the turbine wheel 60 is substantially increased, and the heat resistance of the housing 74 and the turbine 60 is further increased. For this reason, the higher temperature exhaust gas can be used by the turbocharger 52, and when the exhaust gas is used at the same temperature as the conventional case, the heat-resistant steel and the heat-resistant alloy having the low heat resistance which could not be used conventionally. Can be used.
In addition, other effects similar to those in the case where the gas turbine engine 10 is applied to the turbines 14 and 16 and the housing 12 can be obtained.
【００５４】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。While the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be embodied in still another embodiment.
【００５５】例えば、実施例においては、本発明がガス
・タービン・エンジン１０やターボ・チャージャ５２の
ハウジング１２、７４やタービン１４、１６、６０に適
用された場合について説明したが、本発明は、ターボ・
ジェット等の他のガス・タービンにも同様に適用し得
る。なお、ハウジング１２、７４やタービン１４、１
６、６０等を構成する耐熱合金或いは耐熱鋼は、ガス・
タービンの用途に応じて適宜変更され、オーステナイト
系耐熱鋼やそれよりも耐熱性の劣るマルテンサイト系の
耐熱鋼等から構成されてもよい。For example, in the embodiment, the case where the present invention is applied to the housings 12 and 74 and the turbines 14, 16 and 60 of the gas turbine engine 10 and the turbocharger 52 has been described. turbo·
The same applies to other gas turbines such as jets. The housings 12, 74 and the turbines 14, 1
Heat-resistant alloys or steels constituting 6, 60, etc.
It may be appropriately changed depending on the use of the turbine, and may be made of an austenitic heat-resistant steel, a martensitic heat-resistant steel having a lower heat resistance than that, or the like.
【００５６】また、実施例においては、ガラス組織４６
を構成するガラスフリットに高シリカ・ガラスフリット
に酸化硼素が添加されたものが用いられていたが、当初
から酸化硼素を含むガラスフリットが用いられてもよ
く、酸化硼素を含まないガラスフリットがそのまま用い
られてもよい。用いられるガラスの組成は、ガス・ター
ビンの用途やハウジング１２、７４、タービン１４、１
６、６０等に要求される耐熱性、輻射率等に応じて適宜
変更される。In the embodiment, the glass structure 46 is used.
A glass frit comprising high silica / glass frit with boron oxide was used as the glass frit, but a glass frit containing boron oxide may be used from the beginning, and a glass frit containing no boron oxide is used as it is. May be used. The composition of the glass used depends on the application of the gas turbine and the housing 12, 74, turbine 14, 1
It is appropriately changed according to the heat resistance, emissivity and the like required for 6, 60 and the like.
【００５７】また、実施例においては、顔料粒子４８と
して平均粒径が 40(μm)程度の四硼化珪素が用いられて
いたが、顔料粒子４８の種類はガス・タービンの用途や
ガラス膜３８、４４、７２、７８等に要求される輻射
率、顔料粒子４８自身の耐熱性などを考慮して、六硼化
珪素や十四硼化珪素等の他の珪素硼化物、二珪化モリブ
デン、炭化珪素等の高温において高い全輻射率を有する
種々の材料から１乃至数種類が適宜選択して用いられ
る。また、顔料粒子４８の平均粒径は、良好な分散性が
得られる範囲で適宜設定される。なお、顔料粒子は、必
ずしも略球形のものが用いられなくともよく、例えば、
ペレット状や短繊維状のもの等でもよく、形状に拘わら
ず同様な効果を得ることができる。In the embodiment, silicon tetraboride having an average particle size of about 40 (μm) is used as the pigment particles 48. , 44, 72, 78, etc., and the heat resistance of the pigment particles 48 itself, and other silicon borides such as silicon hexaboride and silicon tetraboride, molybdenum disilicide, One to several kinds are appropriately selected and used from various materials having a high total emissivity at a high temperature such as silicon. Further, the average particle size of the pigment particles 48 is appropriately set within a range where good dispersibility can be obtained. Incidentally, the pigment particles do not necessarily need to be used in a substantially spherical shape, for example,
Pellets or short fibers may be used, and similar effects can be obtained regardless of the shape.
【００５８】また、実施例においては、顔料粒子（四硼
化珪素粉末）４８の表面にシリカ・ガラス層５０を形成
するための無機高分子としてペルヒドロポリシラザンが
用いられていたが、工程Ｂ４の熱処理工程に示されるよ
うな加熱等によってシリカ・ガラス層５０を形成し得る
珪素を含むものであれば他の無機高分子が用いられても
差し支えない。In the embodiment, perhydropolysilazane was used as the inorganic polymer for forming the silica glass layer 50 on the surface of the pigment particles (silicon tetraboride powder) 48. Other inorganic polymers may be used as long as they contain silicon capable of forming the silica-glass layer 50 by heating or the like as shown in the heat treatment step.
【００５９】また、実施例においては、ガラスフリット
に添加される酸化硼素の量は9(wt％) 程度とされていた
が、その添加量はガラス組織４６の耐熱性や強度等およ
びガラスフリットの組成等を考慮して適宜設定されるも
のであり、例えば酸化硼素を含まないガラスフリットに
対しては8 〜 13(wt％) 程度の範囲で適宜変更される。In the embodiment, the amount of boron oxide added to the glass frit is about 9 (wt%). However, the amount of the added boron oxide depends on the heat resistance and strength of the glass structure 46 and the glass frit. It is appropriately set in consideration of the composition and the like. For example, the glass frit containing no boron oxide is appropriately changed in the range of about 8 to 13 (wt%).
【００６０】また、実施例においては、焼付工程が窒素
雰囲気下、徐速加熱によって行われていたが、雰囲気は
顔料粒子４８の種類等に応じて適宜変更され、顔料粒子
４８が酸化物の場合等には酸化雰囲気であっても差し支
えない。また、実施例のように顔料粒子がシリカ・ガラ
スによって覆われている場合には、その酸化やガラス組
織４６との反応が生じ難いため、非酸化物系の顔料粒子
４８の場合にも酸化雰囲気で焼付けできる。また、非酸
化性雰囲気としては、窒素雰囲気に代えてアルゴン等の
不活性ガス雰囲気であってもよく、真空下で焼付が施さ
れてもよい。In the embodiment, the baking step is performed by slow heating in a nitrogen atmosphere. However, the atmosphere is appropriately changed according to the kind of the pigment particles 48 and the like. For example, an oxidizing atmosphere may be used. When the pigment particles are covered with silica glass as in the embodiment, the oxidation and the reaction with the glass structure 46 are unlikely to occur. Can be baked. As the non-oxidizing atmosphere, an inert gas atmosphere such as argon may be used instead of the nitrogen atmosphere, and baking may be performed under vacuum.
【００６１】また、実施例では、顔料粒子４８の表面に
シリカ・ガラス層５０が備えられていたが、焼付け時お
よび使用時における輻射率の低下がそれほど問題となら
ない場合には、シリカ・ガラス層５０が設けられなくと
もよい。In the embodiment, the silica / glass layer 50 is provided on the surface of the pigment particles 48. However, if the reduction of the emissivity during baking and use is not a problem, the silica / glass layer may be used. The 50 may not be provided.
【００６２】また、反応硬化ガラス原料粉体と顔料粒子
４８との混合割合等のガラス膜３８、４４の組成延いて
は物性を定める種々の数値は、ハウジング１２、７４、
タービン１４、１６、６０等を備えたガス・タービンの
使用目的等に応じて適宜設定されるものである。Various numerical values that determine the composition and physical properties of the glass films 38 and 44, such as the mixing ratio of the reaction hardened glass raw material powder and the pigment particles 48, are determined by the housings 12 and 74,
It is appropriately set according to the purpose of use of the gas turbine provided with the turbines 14, 16, 60 and the like.
【００６３】また、実施例においては、ガラス膜３８、
４４、７２、７８が0.1 〜0.3(mm)程度の膜厚で設けら
れていたが、厚さは使用条件等に応じて適宜変更され
る。但し、厚くし過ぎるとガラス膜３８等が焼付け時に
おける膨張に起因して破損し易いため、1(mm) 以下とさ
れることが望ましい。In the embodiment, the glass film 38,
Although the layers 44, 72 and 78 are provided with a film thickness of about 0.1 to 0.3 (mm), the thickness is appropriately changed according to the use conditions and the like. However, if the thickness is too large, the glass film 38 and the like are liable to be damaged due to expansion during baking, so that the thickness is desirably 1 (mm) or less.
【００６４】また、実施例においては、ペースト吹き付
け塗布してガラス膜３８等を設けていたが、塗布方法は
ガラス膜３８の形成位置等に応じて適宜定められ、ディ
ッピング法等が用いられてもよい。なお、ガラス膜３８
等は、高温ガスに曝される部分の表面に部分的に設けら
れていれば十分であるため、実施例に示されるように部
分塗布が容易なスプレー塗布によることが一層好まし
い。Further, in the embodiment, the glass film 38 and the like are provided by spraying and applying paste. However, the application method is appropriately determined according to the formation position of the glass film 38 and the like, and the dipping method or the like may be used. Good. The glass film 38
Since it suffices if the coating is partially provided on the surface of the portion to be exposed to the high-temperature gas, it is more preferable to perform spray coating, which is easy to perform partial coating as shown in Examples.
【００６５】また、図１等に示される実施例において
は、タービン１４、１６の全体が耐熱合金で構成されて
いたが、少なくとも燃焼ガスに曝される部分が耐熱合金
から構成されていれば十分であるため、例えば、羽根４
０を除くハブ部分を耐熱性の劣る材料で構成すると共
に、特に高い耐熱性を要求される羽根４０を実施例で示
されるようなニッケル基耐熱合金等で構成してそのハブ
に接合することでタービン１４、１６を構成してもよ
い。すなわち、タービン１４、１６は、羽根４０および
ハブが一体的に構成されていてもよく、別体で構成され
て接合により一体化させられていてもよい。また、製造
上の支障がなければ、回転軸２４、３２もタービン１
４、１６と一体的に構成されてもよい。Further, in the embodiment shown in FIG. 1 and the like, the entire turbines 14 and 16 are made of a heat-resistant alloy, but it is sufficient if at least a portion exposed to the combustion gas is made of a heat-resistant alloy. Therefore, for example, the blade 4
In addition to the hub portion excluding 0 being made of a material having inferior heat resistance, the blade 40 requiring particularly high heat resistance is made of a nickel-based heat-resistant alloy or the like as shown in the embodiment and joined to the hub. The turbines 14 and 16 may be configured. That is, in the turbines 14 and 16, the blades 40 and the hub may be configured integrally, or may be configured separately and integrated by joining. If there is no problem in production, the rotating shafts 24 and 32 are also used for the turbine 1.
4, 16 may be integrally formed.
【００６６】その他、一々例示はしないが本発明はその
主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。Although not specifically exemplified, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
【図１】本発明の一実施例のタービン翼車およびタービ
ン・ハウジングが備えられたガス・タービン・エンジン
の要部構成を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main configuration of a gas turbine engine provided with a turbine wheel and a turbine housing according to an embodiment of the present invention.
【図２】(a) は、図１のガス・タービン・エンジンにお
いてタービン翼車の近傍を拡大して示す図であり、(b)
は、(a) におけるｂ−ｂ視断面図である。FIG. 2A is an enlarged view showing the vicinity of a turbine wheel in the gas turbine engine of FIG. 1;
FIG. 2 is a sectional view taken along line bb in FIG.
【図３】図２のハウジング内面およびタービン表面に設
けられたガラス膜の構成を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a glass film provided on an inner surface of a housing and a turbine surface in FIG. 2;
【図４】図３のガラス膜の形成方法を説明する工程図で
ある。FIG. 4 is a process chart illustrating a method for forming the glass film of FIG. 3;
【図５】図４の工程図におけるＲＣＧ製造工程を説明す
る工程図である。FIG. 5 is a process chart for explaining an RCG manufacturing process in the process chart of FIG. 4;
【図６】図４の工程図における顔料被覆工程を説明する
工程図である。FIG. 6 is a process diagram illustrating a pigment coating process in the process diagram of FIG.
【図７】無機高分子の構造を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of an inorganic polymer.
【図８】本発明の他の実施例のタービン翼車およびター
ビン・ハウジングが備えられたターボ・チャージャの構
成を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view schematically showing a configuration of a turbocharger provided with a turbine wheel and a turbine housing according to another embodiment of the present invention.
１２：タービン・ハウジング ｛１４：圧縮機駆動タービン、１６：出力タービン｝
（タービン翼車） ３６：内面 ３８、４４：ガラス膜 ４２：表面 ４６：ガラス組織 ４８：顔料粒子 ５０：シリカ・ガラス層（顔料被覆層）12: Turbine housing {14: Compressor driven turbine, 16: Power turbine}
(Turbine impeller) 36: inner surface 38, 44: glass film 42: surface 46: glass structure 48: pigment particle 50: silica glass layer (pigment coating layer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 美佐男 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 福井 隆光 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 加藤 芳基 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 日吉 正和 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 磯谷 孝充 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 松永 博和 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Misao Iwata 3-36 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture Inside Noritake Company Limited (72) Inventor Takamitsu Fukui 3-1-1 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture No. 36 Noritake Company Limited Limited (72) Inventor Yoshiki Kato 1-336 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture No. 36 Noritake Company Limited Limited (72) Inventor Masakazu Hiyoshi Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture No. 1-336, Noritake Co., Ltd. (72) Inventor Takamitsu Isoya 3-1-1, Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya, Aichi Prefecture Within Noritake Co., Ltd. (72) Inventor Hirokazu Matsunaga Nagoya, Aichi 3-1, Noritakeshinmachi, Nishi-ku No. 36 Co., Ltd. Noritake Company, Limited in
Claims (4)
の内部空間に導入された高温ガスで軸心回りに回転させ
られることにより該高温ガスの熱エネルギを軸出力とし
て取り出すためのタービン翼車において、 少なくとも前記高温ガスに曝される部分を耐熱合金で構
成すると共に、その表面に所定の輻射率を有する顔料粒
子がガラス組織中に分散させられたガラス膜を設けたこ
とを特徴とするタービン翼車。1. A turbine wheel provided in a turbine housing and taken out of the heat energy of the hot gas as an axial output by being rotated about an axis by a hot gas introduced into an internal space of the turbine impeller. A turbine wheel comprising at least a portion exposed to the high-temperature gas made of a heat-resistant alloy, and a surface thereof provided with a glass film in which pigment particles having a predetermined emissivity are dispersed in a glass structure. .
ラス組織との界面において該顔料粒子を覆って備えられ
て該界面における該ガラス組織内の値よりも高い含有率
で二酸化珪素（SiO2）を含む所定厚さの顔料被覆層を有
するものである請求項１のタービン翼車。2. The glass film is provided so as to cover the pigment particles at an interface between the pigment particles and the glass structure, and has a higher content of silicon dioxide (SiO 2 ) than the value in the glass structure at the interface. The turbine impeller according to claim 1, further comprising a pigment coating layer having a predetermined thickness.
ルギを軸出力として取り出すために軸心回りに回転させ
られるタービン翼車が該内部空間に備えられるタービン
・ハウジングにおいて、 少なくとも前記高温ガスに曝される部分を耐熱合金で構
成すると共に、その内面に所定の輻射率を有する顔料粒
子がガラス組織中に分散させられたガラス膜を設けたこ
とを特徴とするタービン・ハウジング。3. A turbine housing provided in said internal space, said turbine wheel being rotated around an axis for extracting thermal energy of said high-temperature gas introduced into said internal space as an axial output, wherein at least said high-temperature gas A turbine housing comprising an exposed portion made of a heat-resistant alloy, and a glass film in which pigment particles having a predetermined emissivity are dispersed in a glass structure.
ラス組織との界面において該顔料粒子を覆って備えられ
て該界面における該ガラス組織内の値よりも高い含有率
で二酸化珪素を含む所定厚さの顔料被覆層を有するもの
である請求項３のタービン・ハウジング。4. The glass film, wherein the glass film is provided so as to cover the pigment particles at an interface between the pigment particles and the glass structure, and contains silicon dioxide at a content higher than a value in the glass structure at the interface. 4. The turbine housing of claim 3 having a thick pigment coating layer.
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|---|---|---|---|
| JP30043297A JPH11141304A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Turbine wheel and turbine housing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30043297A JPH11141304A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Turbine wheel and turbine housing |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11141304A true JPH11141304A (en) | 1999-05-25 |
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ID=17884744
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| JP30043297A Pending JPH11141304A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Turbine wheel and turbine housing |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11141304A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2348466A (en) * | 1999-03-27 | 2000-10-04 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine rotor or casing with high or low emissivity surface finish. |
| JP2002332857A (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sogi Kogyo Kk | Exhaust guide assembly for vgs turbocharger applied with surface modification |
| JP2002332854A (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sogi Kogyo Kk | Surface modification method for constituent member of exhaust guide assembly in vgs turbocharger and exhaust guide assembly applied with surface modification method |
| JP2009133214A (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Ibiden Co Ltd | Exhaust pipe |
| WO2019130405A1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-04 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | Compressor wheel and supercharger |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP30043297A patent/JPH11141304A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2348466A (en) * | 1999-03-27 | 2000-10-04 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine rotor or casing with high or low emissivity surface finish. |
| US6575699B1 (en) | 1999-03-27 | 2003-06-10 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine and a rotor for a gas turbine engine |
| GB2348466B (en) * | 1999-03-27 | 2003-07-09 | Rolls Royce Plc | A gas turbine engine and a rotor for a gas turbine engine |
| JP2002332857A (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sogi Kogyo Kk | Exhaust guide assembly for vgs turbocharger applied with surface modification |
| JP2002332854A (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Sogi Kogyo Kk | Surface modification method for constituent member of exhaust guide assembly in vgs turbocharger and exhaust guide assembly applied with surface modification method |
| JP4514985B2 (en) * | 2001-05-10 | 2010-07-28 | 株式会社アキタファインブランキング | Surface modification method for components of exhaust guide assembly in VGS type turbocharger and exhaust guide assembly subjected to this surface modification method |
| JP2009133214A (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Ibiden Co Ltd | Exhaust pipe |
| US8201584B2 (en) | 2007-11-28 | 2012-06-19 | Ibiden Co., Ltd. | Exhaust pipe |
| WO2019130405A1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-07-04 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | Compressor wheel and supercharger |
| CN111527290A (en) * | 2017-12-25 | 2020-08-11 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | Compressor impeller and supercharger |
| US11300140B2 (en) | 2017-12-25 | 2022-04-12 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Compressor wheel and supercharger |
| CN111527290B (en) * | 2017-12-25 | 2022-08-19 | 三菱重工发动机和增压器株式会社 | Compressor impeller and supercharger |
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