回転機器
【課題】ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を回転する羽根車の羽根で削る際、そのアブレーダブルシール層に段差が生じることを抑制する。
【解決手段】ターボチャージャ１のコンプレッサ１１では、ハウジング１２内にコンプレッサホイール１４が回転可能に設けられる。同ホイール１４の回転により、ハウジング１２の入口から吸入された空気が圧縮された後にハウジング１２の出口を通じて吐出される。また、回転するホイール１４の羽根１３でハウジング１２の内面に形成されたアブレーダブルシール層１６が削られ、それによってハウジング１２の内面における羽根１３と向かい合う部分と同羽根１３とのチップクリアランスが調整される。羽根１３におけるハウジング１２の出口寄りの角部１３ａは、羽根１３におけるハウジング１２の出口寄りの端部に近づくほど、シール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから徐々に大きく離れてゆく形状に形成される。
【解決手段】ターボチャージャ１のコンプレッサ１１では、ハウジング１２内にコンプレッサホイール１４が回転可能に設けられる。同ホイール１４の回転により、ハウジング１２の入口から吸入された空気が圧縮された後にハウジング１２の出口を通じて吐出される。また、回転するホイール１４の羽根１３でハウジング１２の内面に形成されたアブレーダブルシール層１６が削られ、それによってハウジング１２の内面における羽根１３と向かい合う部分と同羽根１３とのチップクリアランスが調整される。羽根１３におけるハウジング１２の出口寄りの角部１３ａは、羽根１３におけるハウジング１２の出口寄りの端部に近づくほど、シール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから徐々に大きく離れてゆく形状に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンやコンプレッサといった回転機器として、ハウジング内に複数の羽根を備えた羽根車が軸を中心として回転可能に設けられており、ハウジングに流入した流体が羽根車における各羽根間を通過した後に上記ハウジングから流出するものが知られている。上記タービンはハウジング内を流れる流体の運動エネルギを羽根車の回転運動に変換するものであり、上記コンプレッサは羽根車を回転させることでハウジング内に流体を吸入するとともに同流体を圧縮してハウジングから吐出するものである。
【０００３】
こうしたタービンやコンプレッサといった回転機器を効率よく駆動させるには、ハウジングの内面における羽根車の羽根と向かい合う部分と同羽根とのチップクリアランスを小さく抑えることが有効である。このため、ハウジングの内面にアブレーダブルシール層を形成した後に同層を回転する羽根車の羽根によって削ることで、ハウジングの内面における羽根車の羽根と向かい合う部分と同羽根とのチップクリアランスを可能な限り小さい値に調整することが提案されている。
【０００４】
ただし、上述したようにハウジングの内面における羽根車の羽根と向かい合う部分と同羽根とのチップクリアランスを調整する場合、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部が同ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を削ることで、その削られた部分に段差が生じるようになる。このようにアブレーダブルシール層に段差ができると、ハウジング内であって羽根車の各羽根間を通過する流体が、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部付近からハウジングの出口に向けて円滑に流出しなくなり、それに起因して回転機器の効率のよい駆動が困難になる。
【０００５】
そこで特許文献１では、図６に示すように、ハウジング５１の内面にアブレーダブルシール層５２を形成する際、同アブレーダブルシール層５２のうち羽根車５３の羽根５４に対応する部分（羽根５４と向き合う部分）を他の部分よりも同羽根５４側に向けて突出させることで、アブレーダブルシール層５２に予め段差５５を形成しておくようにしている。この場合、羽根車５３の回転時に羽根５４によってアブレーダブルシール層５２における羽根５４に対応する部分が削られると、その部分によって形成されるアブレーダブルシール層５２の上記段差５５が小さくなる。このため、羽根５４におけるハウジング５１の出口寄りの角部５４ａが同ハウジング５１の内面に形成されたアブレーダブルシール層５２を削るとき、その削られた部分に段差が生じることを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平１−１４８００１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１のようにアブレーダブルシール層５２に段差５５を予め形成したとしても、羽根車５３の回転時に羽根５４におけるハウジング５１の出口寄りの角部５４ａによってアブレーダブルシール層５２を削る際、同層５２が必ずしも上記段差５５の高さ分だけ削られるとは限らない。
【０００８】
これは、回転機器における羽根車５３の残留アンバランス等に伴って、また羽根車５３を回転可能に支持するための軸及び軸受けといった部品での寸法公差や摩耗の発生に伴って、羽根車５３の回転時に同羽根車５３ががたつくことが関係している。すなわち、回転する羽根車５３にがたつき（振動）が発生すると、同羽根車５３の回転時に羽根５４における上記角部５４ａによってアブレーダブルシール層５２を削る際の削り量にばらつきが生じる。その結果、羽根５４の上記角部５４ａによるアブレーダブルシール層５２の削り方が浅くなって上記削り量が少なくなりすぎたり、羽根５４の上記角部５４ａによるアブレーダブルシール層５２の削り方が深くなって上記削り量が多くなりすぎたりする。
【０００９】
そして、アブレーダブルシール層５２の上記削り量が少なすぎると、その削り量がアブレーダブルシール層５２における上記段差５５の高さ分に足りず、その段差５５が図７（ａ）に破線で示されるように残ることになる。また、アブレーダブルシール層５２の上記削り量が多すぎると、その削り量がアブレーダブルシール層５２における上記段差５５の高さ分を越えてしまい、アブレーダブルシール層５２に図７（ｂ）に破線で示されるように新たな段差５６が形成されることになる。
【００１０】
アブレーダブルシール層５２の上記削り量が少なすぎて同層５２に上記段差５５が残る場合（図７（ａ）の破線）、コンプレッサの出口側で説明するとその段差５５に起因して同段差５５付近で流路の急激な拡大が生じることから、その段差５５付近での流体の流れが円滑に行われなくなって同流体のエネルギ損失が生じる。また、アブレーダブルシール層５２の上記削り量が多すぎて同層５２に上記段差５６が新たに形成される場合（図７（ｂ）の破線）、その段差５６に起因して同段差５６付近で流路の急激な縮小が生じることから、その段差５６付近での流体の流れが円滑に行われなくなって同流体のエネルギ損失が生じる。従って、アブレーダブルシール層５２に上記段差５５が残る場合であれ、上記段差５６が新たに形成される場合であれ、それら段差５５，５６の発生によって回転機器の効率のよい駆動が望めなくなる。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を回転する羽根車の羽根で削る際、そのアブレーダブルシール層に段差が生じることを抑制できる回転機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明では、羽根車の羽根、及びハウジングの内面における上記羽根と向かい合う部分に形成されたアブレーダブルシール層において、それら羽根とアブレーダブルシール層との互いに向かい合う面が、予め定められたシュラウド曲線に沿った形状となっている。そして、羽根車の回転時に同羽根車の羽根により、ハウジングの内面における上記羽根と向かい合う部分に形成されたアブレーダブルシール層が削られる。その結果、ハウジングの内面と羽根車の羽根とのチップクリアランスが可能な限り小さい値に調整される。
【００１３】
回転する羽根車の羽根でアブレーダブルシール層を削る際、その羽根車にがたつき（振動）等が発生して上記羽根によるアブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部では、その角部におけるハウジングの内面に向き合う部分がアブレーダブルシール層に当たるようになる。これは、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部は、羽根におけるハウジングの出口寄りの端部に近づくほど、アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成されているためである。
【００１４】
上記羽根におけるハウジングの出口寄りの角部が上述した形状に形成されることで、羽根車に振動等が発生して上記羽根によるアブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、アブレーダブルシール層には羽根の上記角部におけるハウジングの出口寄りの端以外の部分が当たって同層を削ることになる。このため、アブレーダブルシール層における上記羽根の角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因して羽根におけるハウジングの出口寄りの角部付近からハウジングの出口に向けての流体の流出が円滑に行われなくなること、ひいては回転機器の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００１５】
上記羽根におけるハウジングの出口寄りの角部の形状の具体例としては、請求項２記載の発明のように、角部におけるハウジングの出口寄りの端をアブレーダブルシール層のシュラウド曲線から距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して羽根のシュラウド曲線に接する接線Ｌに沿った形状があげられる。こうした形状を採用した場合、上記角部におけるアブレーダブルシール層と向かい合う面を円錐面とすることができ、同角部の形成を容易に行うことができる。
【００１６】
上記距離Ａに関しては、請求項３記載の発明のように、羽根車の回転時の振動により同羽根がアブレーダブルシール層に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定することが好ましい。このように距離Ａを設定することで、回転する羽根車に振動等が発生して上記羽根によるアブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、アブレーダブルシール層には確実に上記角部におけるハウジングの出口寄りの端以外の部分が当たるようになる。
【００１７】
なお、請求項４記載の発明のように、上記羽根車は、軸を中心に回転駆動されることで、ハウジングの入口から流体を吸入するとともに、その流体を圧縮してハウジングの出口から吐出させるものとすることが可能である。この場合、回転機器がコンプレッサとして機能することになり、同回転機器（コンプレッサ）からの流体の吐出を効率よく行うことができる。
【００１８】
また、請求項５記載の発明のように、上記羽根車及び上記ハウジングは、ターボチャージャのコンプレッサ側に設けられるものとすることが可能である。ここで、ターボチャージャでは羽根車の回転が高速で行われてコンプレッサからの流体の吐出量も多くなることから、上記ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層におけるハウジングの出口寄りの部分に段差ができると、その段差に起因するターボチャージャ（コンプレッサ）の流体の吐出効率への悪影響が大きなものとなる。しかし、請求項５記載の発明では、こうした悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態におけるターボチャージャ及びそれが組み付けられるエンジンを示す略図。
【図２】同ターボチャージャのコンプレッサにおけるコンプレッサホイール及びその周辺の構造を示す拡大断面図。
【図３】同コンプレッサホイールの羽根におけるコンプレッサハウジングの出口寄りの角部まわりの構造を示す拡大断面図。
【図４】同コンプレッサハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層の削れ方を示す拡大断面図。
【図５】エンジンの過給圧を一定とした条件のもとでの単位時間当たりの吸入空気量とターボチャージャの回転速度との関係を示すグラフ。
【図６】コンプレッサ等の回転機器における羽根車及びその周辺の構造の従来例を示す拡大断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、上記羽根車が収容されるハウジングにおいて、その内面に形成されたアブレーダブルシール層の削り量のばらつきを示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を自動車用のエンジンに組み付けられるターボチャージャに具体化した一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１に示されるように、ターボチャージャ１には、エンジン２の排気通路３に接続されるタービン４が設けられている。このタービン４のタービンハウジング５内には、複数の羽根６を備えた羽根車（タービンホイール）７が、軸８に固定された状態で同軸８を中心として回転可能に設けられている。タービン４においては、排気通路３を通過したエンジン２の排気がタービンハウジング５に流入する。そして、タービンハウジング５に流入した排気は、タービンホイール７の各羽根６間を通過した後、タービンハウジング５の出口から外部に流出する。上記タービン４は、タービンハウジング５内を流れる排気の運動エネルギをタービンホイール７（軸８）の回転運動に変換する回転機器である。
【００２１】
また、ターボチャージャ１には、エンジン２の吸気通路１０に接続されるコンプレッサ１１が設けられている。このコンプレッサ１１のコンプレッサハウジング１２内には、複数の羽根１３を備えた羽根車（コンプレッサホイール）１４が、軸８に固定された状態で同軸８を中心として回転可能に設けられている。上記コンプレッサ１１は、タービン４による軸８の回転を通じてコンプレッサホイール１４を回転させることで、コンプレッサハウジング１２の入口から空気を吸入するとともに、同空気を圧縮して上記コンプレッサハウジング１２の出口から吐出させる回転機器である。コンプレッサ１１を通過する空気は、コンプレッサハウジング１２内におけるコンプレッサホイール１４の各羽根１３間を通過した後、コンプレッサハウジング１２の出口から外部に流出する。
【００２２】
上記ターボチャージャ１が組み付けられたエンジン２では、排気通路３を流れる排気の運動エネルギを利用してターボチャージャ１のタービンホイール７が回転されるとともに、そのタービンホイール７と一体回転するコンプレッサホイール１４によって昇圧された空気が吸気通路１０を通じてエンジン２に送り込まれる。
【００２３】
次に、ターボチャージャ１のコンプレッサ１１におけるコンプレッサホイール１４及びその周辺の詳細な構造について、図２を参照して説明する。
同図に示されるコンプレッサホイール１４の複数の羽根１３（図２には一つのみ図示）は、軸８の回転方向について互いに等間隔をおいて設けられている。この羽根１３は、コンプレッサホイール１４からコンプレッサハウジング１２の内面に向けて突出し、且つ、同コンプレッサハウジング１２の入口側から出口側に延びている。また、コンプレッサハウジング１２の内面にはアブレーダブルシール層１６が形成されている。このアブレーダブルシール層１６と羽根１３との互いに向かい合う面は、コンプレッサハウジング１２において予め定められたシュラウド曲線Ｌｃに沿った形状となっている。そして、コンプレッサホイール１４の回転時にアブレーダブルシール層１６が羽根１３によって削られることで、コンプレッサハウジング１２の内面における羽根１３と向かい合う部分と同羽根１３とのチップクリアランスが可能な限り小さい値に調整される。このようにコンプレッサハウジング１２の内面における羽根１３と向かい合う部分と同羽根１３とのチップクリアランスを小さく抑えることで、ターボチャージャ１におけるコンプレッサ１１を効率よく駆動させることが可能になる。
【００２４】
図３に示すように、上記羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの角部１３ａは、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄り端部（図中の右端部）に近づくほど、アブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから徐々に大きく離れてゆく形状に形成されている。より詳しくは、上記角部１３ａは、同角部１３ａのコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端をアブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して羽根１３のシュラウド曲線（Ｌｃと一致する曲線）に接する接線Ｌに沿った形状とされている。また、上記距離Ａは、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつき（振動）等により羽根１３がアブレーダブルシール層１６に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている。なお、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつきは、コンプレッサホイール１４の残留アンバランス等が原因となって、またコンプレッサホイール１４を固定した軸８（図２）及びそれを支持する軸受けといった部品の寸法公差や摩耗等が原因となって発生する。
【００２５】
次に、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの角部１３ａを上述した形状としたことにより、ターボチャージャ１のコンプレッサ１１に生じる作用について説明する。
【００２６】
図２のコンプレッサハウジング１２の内面とコンプレッサホイール１４における羽根１３とのチップクリアランスを調整する際には、回転するコンプレッサホイール１４の羽根１３で上記コンプレッサハウジング１２の内面に形成されたアブレーダブルシール層１６が削られる。ただし、このときにコンプレッサホイール１４にがたつき（振動）等が発生し、それに伴い羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じる。すなわち、羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り方が浅くなって上記削り量が少なくなりすぎたり、羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り方が深くなって上記削り量が多くなりすぎたりする。このようにアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じたとしても、図４に示されるように、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの角部１３ａでは、その角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の内面に向き合う部分がアブレーダブルシール層１６に当たるようになる。
【００２７】
上記アブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じるということは、コンプレッサホイール１４のがたつき（振動）等により角部１３ａの位置が図中の矢印方向にばらつくことを意味する。この場合、角部１３ａの矢印方向についての位置に応じて、角部１３ａとアブレーダブルシール層１６との互いに向かい合う面の交差位置Ｐ２が、アブレーダブルシール層１６の角部１３ａと向かい合う面に沿って図中左右方向に変位する。ただし、このように交差位置Ｐ２が変位したとしても、アブレーダブルシール層１６には羽根１３の上記角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端以外の部分が当たって同層１６を削るようになる。このため、アブレーダブルシール層１６における上記羽根１３の角部１３ａで削られる部分（図中の二点鎖線）に段差が生じることを防止でき、その段差に起因して羽根１３における角部１３ａ付近からコンプレッサハウジング１２の出口に向けての空気の流出が円滑に行われなくなることを防止できる。更に、羽根１３における角部１３ａ付近からコンプレッサハウジング１２の出口に向けての空気の流出が円滑に行われなくなることに起因して、コンプレッサ１１の効率のよい駆動が行えなくなることも防止できる。
【００２８】
ここで、本実施形態でのコンプレッサ１１の駆動効率の改善について、図５のグラフを参照して説明する。
同図において、実線Ｌ１及び破線Ｌ２は、ターボチャージャ１（コンプレッサ１１）の駆動によるエンジン２の過給圧、すなわち吸気通路１０の圧力を所定値ａで一定とした条件のもとでの単位時間当たりのエンジン２の吸入空気量とターボチャージャ１の回転速度との関係を示している。また、実線Ｌ３及び破線Ｌ４は、ターボチャージャ１（コンプレッサ１１）の駆動によるエンジン２の過給圧、すなわち吸気通路１０の圧力を上記所定値ａよりも小さい所定値ｂで一定とした条件のもとでの単位時間当たりのエンジン２の吸入空気量とターボチャージャ１の回転速度との関係を示している。なお、実線Ｌ１，Ｌ３は、羽根１３の角部１３ａを図３の形状に形成した場合における上記関係を示している。また、破線Ｌ２，Ｌ４は羽根１３の角部１３ａをシュラウド曲線Ｌｃに沿った形状に形成した場合における上記関係を示している。
【００２９】
図５において、実線Ｌ１が破線Ｌ２よりもターボチャージャ１の回転速度低下側（図中下側）に位置しており、且つ、実線Ｌ３が破線Ｌ４よりもターボチャージャ１の回転速度低下側に位置しているということは、エンジン２の過給圧を所定値ａや所定値ｂで一定とするためのターボチャージャ１の回転速度を低く抑えられることを表している。言い換えれば、ターボチャージャ１の回転速度を低く抑えても、エンジン２の過給圧を所定値ａや所定値ｂで一定とすることができるほど、ターボチャージャ１のコンプレッサ１１の駆動効率が改善していることを表している。
【００３０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ターボチャージャ１のコンプレッサ１１において、回転するコンプレッサホイール１４にがたつき（振動）等が発生したとき、コンプレッサハウジング１２の内面に形成されたアブレーダブルシール層１６に、上記コンプレッサホイール１４における羽根１３の角部１３ａで削られることにより段差が発生することを防止できる。従って、その段差に起因して羽根１３における角部１３ａ付近からコンプレッサハウジング１２の出口に向けての空気の流出が円滑に行われなくなり、それによってコンプレッサ１１の効率のよい駆動を行えなくなることを防止することができる。言い換えれば、コンプレッサ１１から効率よく空気を吐出することができる。
【００３１】
（２）上記角部１３ａは、同角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端をアブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して羽根１３のシュラウド曲線（Ｌｃと一致する曲線）に接する接線Ｌに沿った形状とされている。角部１３ａを上記形状とすることで、同角部１３ａにおけるアブレーダブルシール層１６と向かい合う面を円錐面とすることができ、同角部１３ａの形成を容易に行うことができる。
【００３２】
（３）また、上記距離Ａは、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつき（振動）等により羽根１３がアブレーダブルシール層１６に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている。このように距離Ａを設定することで、回転するコンプレッサホイール１４に振動等が発生して羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じたとしても、アブレーダブルシール層１６には確実に上記角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端以外の部分が当たるようになる。
【００３３】
（４）ターボチャージャ１ではコンプレッサホイール１４の回転が高速で行われてコンプレッサ１１からの空気の吐出量も多くなる。このことから、上記角部１３ａでアブレーダブルシール層１６を削ることにより、同層１６におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの部分に段差ができると、その段差に起因するターボチャージャ１（コンプレッサ１１）の空気の吐出効率への悪影響が大きなものとなる。しかし、こうした悪影響を防止することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記距離Ａは、必ずしも、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつき（振動）等により羽根１３がアブレーダブルシール層１６に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている必要はない。この距離Ａを上記実施形態の設定から変更する場合には、同距離Ａを上記最大変位量に相当する値よりも大きい値とすることが好ましい。
【００３５】
・上記角部１３ａは、必ずしも、図３の位置Ｐ１を通過する接線Ｌに沿った形状とされている必要はない。例えば、上記位置Ｐ１を通過し、且つ羽根１３のシュラウド曲線（Ｌｃとほぼ一致する曲線）に接する円弧状の曲線に沿った形状となるよう、上記角部１３ａを形成してもよい。
【００３６】
・コンプレッサホイール１４の羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の入口寄りの角部を出口寄りの角部１３ａのように形成してもよい。この場合、上記入口寄りの角部は、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の入口寄りの端に近づくほど、アブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから徐々に大きく離れてゆく形状に形成される。こうした形状に上記入口寄りの角部が形成されることで、コンプレッサホイール１４のがたつき（振動）等に起因して羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じたとしても、同層１６には羽根１３の上記角部におけるコンプレッサハウジング１２の入口寄りの端以外の部分が当たって同層１６を削るようになる。このため、アブレーダブルシール層１６における羽根１３の上記角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因してコンプレッサハウジング１２の入口側から羽根１３における同入口寄りの角部付近への空気の吸入が円滑に行われなくなってコンプレッサ１１の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００３７】
・ターボチャージャ１のタービン４に本発明を適用してもよい。この場合、タービンハウジング５の内面にアブレーダブルシール層が形成される。そして、このアブレーダブルシール層とタービンホイール７の羽根６との互いに向かい合う面がタービンハウジング５のシュラウド曲線に沿った形状とされる。更に、タービンホイール７の羽根６における角部が上記実施形態のコンプレッサホイール１４の羽根１３の角部と同様の形状に形成される。この場合、羽根６におけるタービンハウジング５の出口寄りの角部は、同羽根６におけるタービンハウジング５の出口寄りの端に近づくほど、上記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成される。こうした形状に羽根６の上記出口寄りの角部が形成されることで、タービンホイール７のがたつき（振動）等に起因して羽根６による上記アブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、同層には羽根６の上記角部におけるタービンハウジング５の出口寄りの端以外の部分が当たって同層を削るようになる。このため、上記アブレーダブルシール層における羽根６の上記出口寄りの角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因して羽根６の上記出口寄りの角部付近からタービンハウジング５の出口に向けての排気の流出が円滑に行われなくなってタービン４の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００３８】
・上述したようにタービン４に本発明を適用する場合、羽根６におけるタービンハウジング５の入口寄りの角部は次のように形成されていてもよい。すなわち、同入口寄りの角部は、羽根６における同入口寄りの端に近づくほど、上記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成されていてもよい。こうした形状に上記入口寄りの角部が形成されることで、タービンホイール７のがたつき（振動）等に起因して羽根６による上記アブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、同層には羽根６の上記角部におけるタービンハウジング５の入口寄りの端以外の部分が当たって同層を削るようになる。このため、アブレーダブルシール層における羽根６の上記角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因してタービンハウジング５の入口側から上記角部付近への排気の流入が円滑に行われなくなってタービン４の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００３９】
・ターボチャージャ以外のコンプレッサやタービンといった回転機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…ターボチャージャ、２…エンジン、３…排気通路、４…タービン、５…タービンハウジング、６…羽根、７…タービンホイール、８…軸、１０…吸気通路、１１…コンプレッサ、１２…コンプレッサハウジング、１３…羽根、１３ａ…角部、１４…コンプレッサホイール、１６…アブレーダブルシール層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンやコンプレッサといった回転機器として、ハウジング内に複数の羽根を備えた羽根車が軸を中心として回転可能に設けられており、ハウジングに流入した流体が羽根車における各羽根間を通過した後に上記ハウジングから流出するものが知られている。上記タービンはハウジング内を流れる流体の運動エネルギを羽根車の回転運動に変換するものであり、上記コンプレッサは羽根車を回転させることでハウジング内に流体を吸入するとともに同流体を圧縮してハウジングから吐出するものである。
【０００３】
こうしたタービンやコンプレッサといった回転機器を効率よく駆動させるには、ハウジングの内面における羽根車の羽根と向かい合う部分と同羽根とのチップクリアランスを小さく抑えることが有効である。このため、ハウジングの内面にアブレーダブルシール層を形成した後に同層を回転する羽根車の羽根によって削ることで、ハウジングの内面における羽根車の羽根と向かい合う部分と同羽根とのチップクリアランスを可能な限り小さい値に調整することが提案されている。
【０００４】
ただし、上述したようにハウジングの内面における羽根車の羽根と向かい合う部分と同羽根とのチップクリアランスを調整する場合、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部が同ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を削ることで、その削られた部分に段差が生じるようになる。このようにアブレーダブルシール層に段差ができると、ハウジング内であって羽根車の各羽根間を通過する流体が、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部付近からハウジングの出口に向けて円滑に流出しなくなり、それに起因して回転機器の効率のよい駆動が困難になる。
【０００５】
そこで特許文献１では、図６に示すように、ハウジング５１の内面にアブレーダブルシール層５２を形成する際、同アブレーダブルシール層５２のうち羽根車５３の羽根５４に対応する部分（羽根５４と向き合う部分）を他の部分よりも同羽根５４側に向けて突出させることで、アブレーダブルシール層５２に予め段差５５を形成しておくようにしている。この場合、羽根車５３の回転時に羽根５４によってアブレーダブルシール層５２における羽根５４に対応する部分が削られると、その部分によって形成されるアブレーダブルシール層５２の上記段差５５が小さくなる。このため、羽根５４におけるハウジング５１の出口寄りの角部５４ａが同ハウジング５１の内面に形成されたアブレーダブルシール層５２を削るとき、その削られた部分に段差が生じることを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平１−１４８００１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１のようにアブレーダブルシール層５２に段差５５を予め形成したとしても、羽根車５３の回転時に羽根５４におけるハウジング５１の出口寄りの角部５４ａによってアブレーダブルシール層５２を削る際、同層５２が必ずしも上記段差５５の高さ分だけ削られるとは限らない。
【０００８】
これは、回転機器における羽根車５３の残留アンバランス等に伴って、また羽根車５３を回転可能に支持するための軸及び軸受けといった部品での寸法公差や摩耗の発生に伴って、羽根車５３の回転時に同羽根車５３ががたつくことが関係している。すなわち、回転する羽根車５３にがたつき（振動）が発生すると、同羽根車５３の回転時に羽根５４における上記角部５４ａによってアブレーダブルシール層５２を削る際の削り量にばらつきが生じる。その結果、羽根５４の上記角部５４ａによるアブレーダブルシール層５２の削り方が浅くなって上記削り量が少なくなりすぎたり、羽根５４の上記角部５４ａによるアブレーダブルシール層５２の削り方が深くなって上記削り量が多くなりすぎたりする。
【０００９】
そして、アブレーダブルシール層５２の上記削り量が少なすぎると、その削り量がアブレーダブルシール層５２における上記段差５５の高さ分に足りず、その段差５５が図７（ａ）に破線で示されるように残ることになる。また、アブレーダブルシール層５２の上記削り量が多すぎると、その削り量がアブレーダブルシール層５２における上記段差５５の高さ分を越えてしまい、アブレーダブルシール層５２に図７（ｂ）に破線で示されるように新たな段差５６が形成されることになる。
【００１０】
アブレーダブルシール層５２の上記削り量が少なすぎて同層５２に上記段差５５が残る場合（図７（ａ）の破線）、コンプレッサの出口側で説明するとその段差５５に起因して同段差５５付近で流路の急激な拡大が生じることから、その段差５５付近での流体の流れが円滑に行われなくなって同流体のエネルギ損失が生じる。また、アブレーダブルシール層５２の上記削り量が多すぎて同層５２に上記段差５６が新たに形成される場合（図７（ｂ）の破線）、その段差５６に起因して同段差５６付近で流路の急激な縮小が生じることから、その段差５６付近での流体の流れが円滑に行われなくなって同流体のエネルギ損失が生じる。従って、アブレーダブルシール層５２に上記段差５５が残る場合であれ、上記段差５６が新たに形成される場合であれ、それら段差５５，５６の発生によって回転機器の効率のよい駆動が望めなくなる。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を回転する羽根車の羽根で削る際、そのアブレーダブルシール層に段差が生じることを抑制できる回転機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明では、羽根車の羽根、及びハウジングの内面における上記羽根と向かい合う部分に形成されたアブレーダブルシール層において、それら羽根とアブレーダブルシール層との互いに向かい合う面が、予め定められたシュラウド曲線に沿った形状となっている。そして、羽根車の回転時に同羽根車の羽根により、ハウジングの内面における上記羽根と向かい合う部分に形成されたアブレーダブルシール層が削られる。その結果、ハウジングの内面と羽根車の羽根とのチップクリアランスが可能な限り小さい値に調整される。
【００１３】
回転する羽根車の羽根でアブレーダブルシール層を削る際、その羽根車にがたつき（振動）等が発生して上記羽根によるアブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部では、その角部におけるハウジングの内面に向き合う部分がアブレーダブルシール層に当たるようになる。これは、羽根におけるハウジングの出口寄りの角部は、羽根におけるハウジングの出口寄りの端部に近づくほど、アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成されているためである。
【００１４】
上記羽根におけるハウジングの出口寄りの角部が上述した形状に形成されることで、羽根車に振動等が発生して上記羽根によるアブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、アブレーダブルシール層には羽根の上記角部におけるハウジングの出口寄りの端以外の部分が当たって同層を削ることになる。このため、アブレーダブルシール層における上記羽根の角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因して羽根におけるハウジングの出口寄りの角部付近からハウジングの出口に向けての流体の流出が円滑に行われなくなること、ひいては回転機器の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００１５】
上記羽根におけるハウジングの出口寄りの角部の形状の具体例としては、請求項２記載の発明のように、角部におけるハウジングの出口寄りの端をアブレーダブルシール層のシュラウド曲線から距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して羽根のシュラウド曲線に接する接線Ｌに沿った形状があげられる。こうした形状を採用した場合、上記角部におけるアブレーダブルシール層と向かい合う面を円錐面とすることができ、同角部の形成を容易に行うことができる。
【００１６】
上記距離Ａに関しては、請求項３記載の発明のように、羽根車の回転時の振動により同羽根がアブレーダブルシール層に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定することが好ましい。このように距離Ａを設定することで、回転する羽根車に振動等が発生して上記羽根によるアブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、アブレーダブルシール層には確実に上記角部におけるハウジングの出口寄りの端以外の部分が当たるようになる。
【００１７】
なお、請求項４記載の発明のように、上記羽根車は、軸を中心に回転駆動されることで、ハウジングの入口から流体を吸入するとともに、その流体を圧縮してハウジングの出口から吐出させるものとすることが可能である。この場合、回転機器がコンプレッサとして機能することになり、同回転機器（コンプレッサ）からの流体の吐出を効率よく行うことができる。
【００１８】
また、請求項５記載の発明のように、上記羽根車及び上記ハウジングは、ターボチャージャのコンプレッサ側に設けられるものとすることが可能である。ここで、ターボチャージャでは羽根車の回転が高速で行われてコンプレッサからの流体の吐出量も多くなることから、上記ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層におけるハウジングの出口寄りの部分に段差ができると、その段差に起因するターボチャージャ（コンプレッサ）の流体の吐出効率への悪影響が大きなものとなる。しかし、請求項５記載の発明では、こうした悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態におけるターボチャージャ及びそれが組み付けられるエンジンを示す略図。
【図２】同ターボチャージャのコンプレッサにおけるコンプレッサホイール及びその周辺の構造を示す拡大断面図。
【図３】同コンプレッサホイールの羽根におけるコンプレッサハウジングの出口寄りの角部まわりの構造を示す拡大断面図。
【図４】同コンプレッサハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層の削れ方を示す拡大断面図。
【図５】エンジンの過給圧を一定とした条件のもとでの単位時間当たりの吸入空気量とターボチャージャの回転速度との関係を示すグラフ。
【図６】コンプレッサ等の回転機器における羽根車及びその周辺の構造の従来例を示す拡大断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、上記羽根車が収容されるハウジングにおいて、その内面に形成されたアブレーダブルシール層の削り量のばらつきを示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を自動車用のエンジンに組み付けられるターボチャージャに具体化した一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１に示されるように、ターボチャージャ１には、エンジン２の排気通路３に接続されるタービン４が設けられている。このタービン４のタービンハウジング５内には、複数の羽根６を備えた羽根車（タービンホイール）７が、軸８に固定された状態で同軸８を中心として回転可能に設けられている。タービン４においては、排気通路３を通過したエンジン２の排気がタービンハウジング５に流入する。そして、タービンハウジング５に流入した排気は、タービンホイール７の各羽根６間を通過した後、タービンハウジング５の出口から外部に流出する。上記タービン４は、タービンハウジング５内を流れる排気の運動エネルギをタービンホイール７（軸８）の回転運動に変換する回転機器である。
【００２１】
また、ターボチャージャ１には、エンジン２の吸気通路１０に接続されるコンプレッサ１１が設けられている。このコンプレッサ１１のコンプレッサハウジング１２内には、複数の羽根１３を備えた羽根車（コンプレッサホイール）１４が、軸８に固定された状態で同軸８を中心として回転可能に設けられている。上記コンプレッサ１１は、タービン４による軸８の回転を通じてコンプレッサホイール１４を回転させることで、コンプレッサハウジング１２の入口から空気を吸入するとともに、同空気を圧縮して上記コンプレッサハウジング１２の出口から吐出させる回転機器である。コンプレッサ１１を通過する空気は、コンプレッサハウジング１２内におけるコンプレッサホイール１４の各羽根１３間を通過した後、コンプレッサハウジング１２の出口から外部に流出する。
【００２２】
上記ターボチャージャ１が組み付けられたエンジン２では、排気通路３を流れる排気の運動エネルギを利用してターボチャージャ１のタービンホイール７が回転されるとともに、そのタービンホイール７と一体回転するコンプレッサホイール１４によって昇圧された空気が吸気通路１０を通じてエンジン２に送り込まれる。
【００２３】
次に、ターボチャージャ１のコンプレッサ１１におけるコンプレッサホイール１４及びその周辺の詳細な構造について、図２を参照して説明する。
同図に示されるコンプレッサホイール１４の複数の羽根１３（図２には一つのみ図示）は、軸８の回転方向について互いに等間隔をおいて設けられている。この羽根１３は、コンプレッサホイール１４からコンプレッサハウジング１２の内面に向けて突出し、且つ、同コンプレッサハウジング１２の入口側から出口側に延びている。また、コンプレッサハウジング１２の内面にはアブレーダブルシール層１６が形成されている。このアブレーダブルシール層１６と羽根１３との互いに向かい合う面は、コンプレッサハウジング１２において予め定められたシュラウド曲線Ｌｃに沿った形状となっている。そして、コンプレッサホイール１４の回転時にアブレーダブルシール層１６が羽根１３によって削られることで、コンプレッサハウジング１２の内面における羽根１３と向かい合う部分と同羽根１３とのチップクリアランスが可能な限り小さい値に調整される。このようにコンプレッサハウジング１２の内面における羽根１３と向かい合う部分と同羽根１３とのチップクリアランスを小さく抑えることで、ターボチャージャ１におけるコンプレッサ１１を効率よく駆動させることが可能になる。
【００２４】
図３に示すように、上記羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの角部１３ａは、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄り端部（図中の右端部）に近づくほど、アブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから徐々に大きく離れてゆく形状に形成されている。より詳しくは、上記角部１３ａは、同角部１３ａのコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端をアブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して羽根１３のシュラウド曲線（Ｌｃと一致する曲線）に接する接線Ｌに沿った形状とされている。また、上記距離Ａは、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつき（振動）等により羽根１３がアブレーダブルシール層１６に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている。なお、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつきは、コンプレッサホイール１４の残留アンバランス等が原因となって、またコンプレッサホイール１４を固定した軸８（図２）及びそれを支持する軸受けといった部品の寸法公差や摩耗等が原因となって発生する。
【００２５】
次に、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの角部１３ａを上述した形状としたことにより、ターボチャージャ１のコンプレッサ１１に生じる作用について説明する。
【００２６】
図２のコンプレッサハウジング１２の内面とコンプレッサホイール１４における羽根１３とのチップクリアランスを調整する際には、回転するコンプレッサホイール１４の羽根１３で上記コンプレッサハウジング１２の内面に形成されたアブレーダブルシール層１６が削られる。ただし、このときにコンプレッサホイール１４にがたつき（振動）等が発生し、それに伴い羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じる。すなわち、羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り方が浅くなって上記削り量が少なくなりすぎたり、羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り方が深くなって上記削り量が多くなりすぎたりする。このようにアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じたとしても、図４に示されるように、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの角部１３ａでは、その角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の内面に向き合う部分がアブレーダブルシール層１６に当たるようになる。
【００２７】
上記アブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じるということは、コンプレッサホイール１４のがたつき（振動）等により角部１３ａの位置が図中の矢印方向にばらつくことを意味する。この場合、角部１３ａの矢印方向についての位置に応じて、角部１３ａとアブレーダブルシール層１６との互いに向かい合う面の交差位置Ｐ２が、アブレーダブルシール層１６の角部１３ａと向かい合う面に沿って図中左右方向に変位する。ただし、このように交差位置Ｐ２が変位したとしても、アブレーダブルシール層１６には羽根１３の上記角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端以外の部分が当たって同層１６を削るようになる。このため、アブレーダブルシール層１６における上記羽根１３の角部１３ａで削られる部分（図中の二点鎖線）に段差が生じることを防止でき、その段差に起因して羽根１３における角部１３ａ付近からコンプレッサハウジング１２の出口に向けての空気の流出が円滑に行われなくなることを防止できる。更に、羽根１３における角部１３ａ付近からコンプレッサハウジング１２の出口に向けての空気の流出が円滑に行われなくなることに起因して、コンプレッサ１１の効率のよい駆動が行えなくなることも防止できる。
【００２８】
ここで、本実施形態でのコンプレッサ１１の駆動効率の改善について、図５のグラフを参照して説明する。
同図において、実線Ｌ１及び破線Ｌ２は、ターボチャージャ１（コンプレッサ１１）の駆動によるエンジン２の過給圧、すなわち吸気通路１０の圧力を所定値ａで一定とした条件のもとでの単位時間当たりのエンジン２の吸入空気量とターボチャージャ１の回転速度との関係を示している。また、実線Ｌ３及び破線Ｌ４は、ターボチャージャ１（コンプレッサ１１）の駆動によるエンジン２の過給圧、すなわち吸気通路１０の圧力を上記所定値ａよりも小さい所定値ｂで一定とした条件のもとでの単位時間当たりのエンジン２の吸入空気量とターボチャージャ１の回転速度との関係を示している。なお、実線Ｌ１，Ｌ３は、羽根１３の角部１３ａを図３の形状に形成した場合における上記関係を示している。また、破線Ｌ２，Ｌ４は羽根１３の角部１３ａをシュラウド曲線Ｌｃに沿った形状に形成した場合における上記関係を示している。
【００２９】
図５において、実線Ｌ１が破線Ｌ２よりもターボチャージャ１の回転速度低下側（図中下側）に位置しており、且つ、実線Ｌ３が破線Ｌ４よりもターボチャージャ１の回転速度低下側に位置しているということは、エンジン２の過給圧を所定値ａや所定値ｂで一定とするためのターボチャージャ１の回転速度を低く抑えられることを表している。言い換えれば、ターボチャージャ１の回転速度を低く抑えても、エンジン２の過給圧を所定値ａや所定値ｂで一定とすることができるほど、ターボチャージャ１のコンプレッサ１１の駆動効率が改善していることを表している。
【００３０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ターボチャージャ１のコンプレッサ１１において、回転するコンプレッサホイール１４にがたつき（振動）等が発生したとき、コンプレッサハウジング１２の内面に形成されたアブレーダブルシール層１６に、上記コンプレッサホイール１４における羽根１３の角部１３ａで削られることにより段差が発生することを防止できる。従って、その段差に起因して羽根１３における角部１３ａ付近からコンプレッサハウジング１２の出口に向けての空気の流出が円滑に行われなくなり、それによってコンプレッサ１１の効率のよい駆動を行えなくなることを防止することができる。言い換えれば、コンプレッサ１１から効率よく空気を吐出することができる。
【００３１】
（２）上記角部１３ａは、同角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端をアブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して羽根１３のシュラウド曲線（Ｌｃと一致する曲線）に接する接線Ｌに沿った形状とされている。角部１３ａを上記形状とすることで、同角部１３ａにおけるアブレーダブルシール層１６と向かい合う面を円錐面とすることができ、同角部１３ａの形成を容易に行うことができる。
【００３２】
（３）また、上記距離Ａは、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつき（振動）等により羽根１３がアブレーダブルシール層１６に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている。このように距離Ａを設定することで、回転するコンプレッサホイール１４に振動等が発生して羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じたとしても、アブレーダブルシール層１６には確実に上記角部１３ａにおけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの端以外の部分が当たるようになる。
【００３３】
（４）ターボチャージャ１ではコンプレッサホイール１４の回転が高速で行われてコンプレッサ１１からの空気の吐出量も多くなる。このことから、上記角部１３ａでアブレーダブルシール層１６を削ることにより、同層１６におけるコンプレッサハウジング１２の出口寄りの部分に段差ができると、その段差に起因するターボチャージャ１（コンプレッサ１１）の空気の吐出効率への悪影響が大きなものとなる。しかし、こうした悪影響を防止することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記距離Ａは、必ずしも、コンプレッサホイール１４の回転時のがたつき（振動）等により羽根１３がアブレーダブルシール層１６に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている必要はない。この距離Ａを上記実施形態の設定から変更する場合には、同距離Ａを上記最大変位量に相当する値よりも大きい値とすることが好ましい。
【００３５】
・上記角部１３ａは、必ずしも、図３の位置Ｐ１を通過する接線Ｌに沿った形状とされている必要はない。例えば、上記位置Ｐ１を通過し、且つ羽根１３のシュラウド曲線（Ｌｃとほぼ一致する曲線）に接する円弧状の曲線に沿った形状となるよう、上記角部１３ａを形成してもよい。
【００３６】
・コンプレッサホイール１４の羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の入口寄りの角部を出口寄りの角部１３ａのように形成してもよい。この場合、上記入口寄りの角部は、羽根１３におけるコンプレッサハウジング１２の入口寄りの端に近づくほど、アブレーダブルシール層１６のシュラウド曲線Ｌｃから徐々に大きく離れてゆく形状に形成される。こうした形状に上記入口寄りの角部が形成されることで、コンプレッサホイール１４のがたつき（振動）等に起因して羽根１３によるアブレーダブルシール層１６の削り量にばらつきが生じたとしても、同層１６には羽根１３の上記角部におけるコンプレッサハウジング１２の入口寄りの端以外の部分が当たって同層１６を削るようになる。このため、アブレーダブルシール層１６における羽根１３の上記角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因してコンプレッサハウジング１２の入口側から羽根１３における同入口寄りの角部付近への空気の吸入が円滑に行われなくなってコンプレッサ１１の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００３７】
・ターボチャージャ１のタービン４に本発明を適用してもよい。この場合、タービンハウジング５の内面にアブレーダブルシール層が形成される。そして、このアブレーダブルシール層とタービンホイール７の羽根６との互いに向かい合う面がタービンハウジング５のシュラウド曲線に沿った形状とされる。更に、タービンホイール７の羽根６における角部が上記実施形態のコンプレッサホイール１４の羽根１３の角部と同様の形状に形成される。この場合、羽根６におけるタービンハウジング５の出口寄りの角部は、同羽根６におけるタービンハウジング５の出口寄りの端に近づくほど、上記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成される。こうした形状に羽根６の上記出口寄りの角部が形成されることで、タービンホイール７のがたつき（振動）等に起因して羽根６による上記アブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、同層には羽根６の上記角部におけるタービンハウジング５の出口寄りの端以外の部分が当たって同層を削るようになる。このため、上記アブレーダブルシール層における羽根６の上記出口寄りの角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因して羽根６の上記出口寄りの角部付近からタービンハウジング５の出口に向けての排気の流出が円滑に行われなくなってタービン４の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００３８】
・上述したようにタービン４に本発明を適用する場合、羽根６におけるタービンハウジング５の入口寄りの角部は次のように形成されていてもよい。すなわち、同入口寄りの角部は、羽根６における同入口寄りの端に近づくほど、上記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成されていてもよい。こうした形状に上記入口寄りの角部が形成されることで、タービンホイール７のがたつき（振動）等に起因して羽根６による上記アブレーダブルシール層の削り量にばらつきが生じたとしても、同層には羽根６の上記角部におけるタービンハウジング５の入口寄りの端以外の部分が当たって同層を削るようになる。このため、アブレーダブルシール層における羽根６の上記角部で削られる部分に段差が生じることを防止でき、その段差に起因してタービンハウジング５の入口側から上記角部付近への排気の流入が円滑に行われなくなってタービン４の効率のよい駆動が行えなくなることを防止できる。
【００３９】
・ターボチャージャ以外のコンプレッサやタービンといった回転機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…ターボチャージャ、２…エンジン、３…排気通路、４…タービン、５…タービンハウジング、６…羽根、７…タービンホイール、８…軸、１０…吸気通路、１１…コンプレッサ、１２…コンプレッサハウジング、１３…羽根、１３ａ…角部、１４…コンプレッサホイール、１６…アブレーダブルシール層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に複数の羽根を備えた羽根車が軸を中心に回転可能に設けられ、前記ハウジングに流入した流体が前記羽根車における各羽根間を通過した後に前記ハウジングから流出し、前記羽根車の回転時に前記ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を前記羽根で削ることにより、前記ハウジングの内面における前記羽根と向かい合う部分と前記羽根とのチップクリアランスを調整する回転機器において、
前記羽根及び前記アブレーダブルシール層における互いに向かい合う面は、予め定められたシュラウド曲線に沿った形状となっており、
前記羽根における前記ハウジングの出口寄りの角部は、前記羽根における前記ハウジングの出口寄りの端部に近づくほど、前記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成されている
ことを特徴とする回転機器。
【請求項２】
前記羽根における前記ハウジングの出口寄りの角部は、同角部における前記ハウジングの出口寄りの端を前記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して前記羽根のシュラウド曲線に接する接線Ｌに沿った形状とされている
請求項１記載の回転機器。
【請求項３】
前記距離Ａは、前記羽根車の回転時の振動により前記羽根が前記アブレーダブルシール層に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている
請求項２記載の回転機器。
【請求項４】
前記羽根車は、前記軸を中心に回転駆動されることで、前記ハウジングの入口から流体を吸入するとともに、その流体を圧縮して前記ハウジングの出口から吐出させるものである
請求項１記載の回転機器。
【請求項５】
前記羽根車及び前記ハウジングは、ターボチャージャのコンプレッサ側に設けられるものである
請求項４記載の回転機器。
【請求項１】
ハウジング内に複数の羽根を備えた羽根車が軸を中心に回転可能に設けられ、前記ハウジングに流入した流体が前記羽根車における各羽根間を通過した後に前記ハウジングから流出し、前記羽根車の回転時に前記ハウジングの内面に形成されたアブレーダブルシール層を前記羽根で削ることにより、前記ハウジングの内面における前記羽根と向かい合う部分と前記羽根とのチップクリアランスを調整する回転機器において、
前記羽根及び前記アブレーダブルシール層における互いに向かい合う面は、予め定められたシュラウド曲線に沿った形状となっており、
前記羽根における前記ハウジングの出口寄りの角部は、前記羽根における前記ハウジングの出口寄りの端部に近づくほど、前記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から徐々に大きく離れてゆく形状に形成されている
ことを特徴とする回転機器。
【請求項２】
前記羽根における前記ハウジングの出口寄りの角部は、同角部における前記ハウジングの出口寄りの端を前記アブレーダブルシール層のシュラウド曲線から距離Ａだけ離れた位置Ｐ１まで後退させ、且つ、その位置Ｐ１を通過して前記羽根のシュラウド曲線に接する接線Ｌに沿った形状とされている
請求項１記載の回転機器。
【請求項３】
前記距離Ａは、前記羽根車の回転時の振動により前記羽根が前記アブレーダブルシール層に向けて変位する際の最大変位量に相当する値に設定されている
請求項２記載の回転機器。
【請求項４】
前記羽根車は、前記軸を中心に回転駆動されることで、前記ハウジングの入口から流体を吸入するとともに、その流体を圧縮して前記ハウジングの出口から吐出させるものである
請求項１記載の回転機器。
【請求項５】
前記羽根車及び前記ハウジングは、ターボチャージャのコンプレッサ側に設けられるものである
請求項４記載の回転機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６７６４２（Ｐ２０１２−１６７６４２Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０９０１（Ｐ２０１１−３０９０１）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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