JPH0533701Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、自動車のエンジン等に適用される
ターボチヤージヤの遮熱装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、低速から高速までの広い領域にわたつて
適量且つ十分な吸気過給を可能にする内燃機関の
ターボチヤージヤは、例えば、特開昭60−195329
号公報に開示されている。上記内燃機関のターボ
チヤージヤについて、第４図を参照して概説す
る。

上記内燃機関のターボチヤージヤ３０は、内燃
機関の排気ガスエネルギーによつて駆動されるタ
ービン３１と、該タービン３１の駆動によつてシ
リンダ内に吸気過給するコンプレツサ３２とから
成り、更にタービン３１によつて駆動される電
動・発電機３３を有し、しかも、タービン３１、
電動・発電機３３及びコンプレツサ３２はシヤフ
ト３４上に順次に配設されている。この電動・発
電機３３は内燃機関の運転状態に応じて電動機又
は発電機として作動されるものであり、詳しく
は、この電動・発電機３３は内燃機関の少なくと
も低速高負荷の運転領域では、電動機として駆動
されるものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、上記特開昭60−195329号公報に開示
されている内燃機関のターボチヤージヤ３０で
は、タービン３１は排気ガスエネルギーから熱エ
ネルギーを得て高温になるが、このタービン３１
が高温になることによつてタービン３１とコンプ
レツサ３２との間に配設された永久磁石から成る
回転子を有する電動・発電機３３はその温度の影
響即ち輻射、伝導によつて伝わる熱の影響を受け
ることになる。

更に、タービン３１とコンプレツサ３２とを駆
動連結するシヤフト３４には永久磁石から成る交
流機等の回転子を有する電動・発電機３３が配設
されており、排気ガスの高温の熱がタービン３１
のタービンブレード３５及びシヤフト３４を通じ
て電動・発電機３３の前記回転子に伝わるという
現象が生じる。

しかしながら、永久磁石から成る前記回転子は
高温の熱に弱いという問題点を有している。即
ち、永久磁石については、熱に対して極めて弱
く、温度が約200℃以上になると、減磁率は大幅
に大きくなるものであり、例えば、約200℃での
減磁率は約５％であるが、約300℃での減磁率は
約30％にも達する性質を有している。

そこで、この考案の目的は、上記の問題点を解
消することであり、エンジンから排出される高温
の排気ガスの熱を受けてターボチヤージヤのター
ビンが高温になるが、その高温状態になつたター
ビンから永久磁石の回転子に伝導、輻射によつて
伝えられる熱を遮熱すると共に、前記タービンと
コンプレツサとを駆動連結するシヤフトを介して
伝わる高温の熱を放散し、前記タービンと前記コ
ンプレツサとの間に配設された永久磁石から成る
回転子を前記タービンの高熱から保護して永久磁
石の熱による減磁を抑制するターボチヤージヤの
遮熱装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、上記の問題点を解消し、上記の目
的を達成するために、次のように構成されてい
る。即ち、この考案は、エンジンの排気ガスエネ
ルギーで駆動されるハウジング内に配置したター
ビン、該タービンに固定し且つセンタハウジング
内で回転するシヤフト、該シヤフトに取り付けた
コンプレツサ及び前記シヤフトに取り付けた永久
磁石から成る回転子を備えた電動・発電機を有す
るターボチヤージヤにおいて、前記ハウジングを
構成するタービンハウジングとタービンスクロー
ルハウジングとの間の全域に配設したチタン酸カ
リウムウイスカーの積層体から成る断熱ガスケツ
ト、及び前記シヤフトのタービン側端部で前記ハ
ウジングと前記センタハウジングとで形成したオ
イルミストの充満したオイル室内に露出している
前記シヤフトの前記タービン側端部に取り付けた
冷却フインを有することを特徴とするターボチヤ
ージヤの遮熱装置に関する。

〔作用〕

この考案によるターボチヤージヤの遮熱装置
は、以上のように構成されており、次のように作
用する。即ち、このターボチヤージヤの遮熱装置
は、エンジンの排気ガスエネルギーによつて駆動
されるタービンを一端に、他端にコンプレツサを
取付けたシヤフトのタービン側端部に冷却フイン
を取り付けたので、前記シヤフトを介して伝わる
前記タービンからの高温の熱を前記冷却フインに
よつて放散し、前記シヤフト及び前記シヤフトに
取り付けた永久磁石から成る回転子の温度上昇を
防止する。

特に、前記シヤフトの前記タービン側端部に取
り付けた前記冷却フインはオイルミストが充満し
たオイル室に露出しているので、飛散しているオ
イルミストによつて前記シヤフトの冷却が促進さ
れて前記シヤフトを通じて伝達される熱が遮断さ
れ、且つタービンハウジングとタービンスクロー
ルハウジングとの間の全域に配設した断熱ガスケ
ツトをチタン酸カリウムウイスカーの積層体で作
製したので、チタン酸カリウムウイスカーの積層
体の断熱機能は極めて富んでおり、前記ハウジン
グを通じて伝達される熱が確実に遮断され、それ
故に前記永久磁石には前記タービンからの熱が伝
達されずに遮断される。

従つて、前記永久磁石から成る前記回転子は、
前記タービンからの熱影響を受けることがなく、
前記永久磁石の減磁を防止し、本来の永久磁石の
機能を果たし、耐久性に富んだものとなる。

更に、前記タービンの前記回転子側を断熱ガス
ケツトによつて全域にわたつて遮熱するように構
成したので、前記永久磁石から成る前記回転子に
対して前記タービンからの熱を完全に遮熱するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この考案によるターボ
チヤージヤの遮熱装置の一実施例を詳述する。第
１図において、この考案によるターボチヤージヤ
の遮熱装置１０が適用されたターボチヤージヤの
一部が示されている。

このターボチヤージヤは、エンジンの排気ガス
即ち排気ガスエネルギーによつて駆動されるター
ビン４、タービン４の駆動によつて過給するコン
プレツサ（図示省略、第４図参照）、及びタービ
ン４によつて駆動され且つ電動機又は発電機とし
て機能する永久磁石から成る回転子（図示省略）
を備えた電動・発電機を有する。

特に、この実施例では、タービン４、前記回転
子を備えた電動・発電機、及び前記コンプレツサ
がシヤフト６に対して配設される関係について
は、前掲特開昭60−195329号公報に開示されてい
る内燃機関のターボチヤージヤ３０と同様な構成
であるので、ここでは図示及びその関連の詳細な
説明は省略している。

タービン４については、タービンスクロールハ
ウジング３及びタービンハウジング１によつて形
成されるスペース内に排気ブレード即ちタービン
ブレード２が配置されたものである。このタービ
ン４のタービンブレード２はシヤフト６の一端部
に取り付けられ、また、前記コンプレツサのコン
プレツサインペラ（図示省略）はシヤフト６の他
端部に取り付けられている。

また、電動機又は発電機として機能する電動・
発電機に設けられている永久磁石から成る前記回
転子は、タービン４と前記コンプレツサとの中間
のシヤフト６上に取り付けられている。

タービンブレード２とシヤフト６との取付構造
については、シヤフト６の端部の継手部１６に形
成された嵌合穴１７に、タービンブレード２のタ
ービン軸７が嵌合することによつて、タービンブ
レード２とシヤフト６とが固定される。また、シ
ヤフト６の継手部１６はシールリング１２を介し
てタービンハウジング１に支持されている。

更に、図示していないが、場合によつては、タ
ービンハウジング１は、シヤフト６に対してオイ
ルシールを介して支持されるように構成すること
もできる。タービンハウジング１には、適宜な固
着手段１４でセンタハウジング９が固着されてい
る。タービンブレード２の側面にはタービンハウ
ジング１が位置し、タービンブレード２の外周部
にはタービンスクロール８を形成するタービンス
クロールハウジング３が配設されている。

また、前記コンプレツサについては、コンプレ
ツサケーシング内にコンプレツサインペラが配置
されている（図示省略）。更に、シヤフト６の一
端には前記コンプレツサインペラがコンプレツサ
軸（図示省略）を介して固定され、またターボチ
ヤージヤシヤフト６の他端にはタービンブレード
２がタービン軸７を介して固定されている。

また、永久磁石から成る回転子を備えた電動・
発電機については、上述のように、上記特開昭60
−195329号公報に開示された内燃機関のターボチ
ヤージヤと同様に、電動機又は発電機として作用
できるものとして設けてある。この前記永久磁石
から成る前記回転子は、センタハウジング９内を
貫通するターボチヤージヤシヤフト即ちシヤフト
６の中央部に取付けられた軸方向に伸長する磁石
ロータ、ステータコア、ステータコイル等（図示
省略）から成る。

なお、センタハウジング９は、場合によつて
は、タービンハウジング１と一体的に形成するこ
ともできる。シヤフト６は、センタハウジング９
に固定されたベアリング及びフロートベアリング
を介して回転自在に支持されている（図示省略）。
タービン４のタービンブレード２は、タービンス
クロール８にエンジンの排気マニホルド（図示省
略）を通じて送込まれる排気ガスの流れ即ち排気
ガスエネルギーを受けて回転し、排気ガスを矢印
Ａの方向に排気する。

また、図示していないが、コンプレツサインペ
ラは、吸気口からコンプレツサスクロールに導入
された空気をデイフユーザによつて圧力変換して
エンジンの吸気マニホルドに送込む作用を果た
す。前記電動・発電機即ち永久磁石から成る前記
回転子は、タービン４によつて駆動され、ステー
タコイルに電圧を誘起し、この電圧を電源側に戻
す機能を果たすもので、即ち回生電圧をバツテリ
に充電したり又は負荷として利用できるように機
能するものである。

以上の構成において、この考案によるターボチ
ヤージヤの遮熱装置１０については、シヤフト６
の中間部に配設された前記永久磁石の前記回転子
をタービン４から伝わる熱から保護するために、
次のように構成されている。

エンジンからの排気ガスがタービンスクロール
８を通つて排出口から排出される時、熱はタービ
ンハウジング１から流出する経路とタービンシヤ
フト６を伝わつてセンタ側に流れる経路との２つ
がある。この２つの経路からの熱流を遮断するこ
とが、冷却上、最も重要であり、特にシヤフト６
から永久磁石に伝導される熱を最小に抑えること
が重要である。

即ち、タービン４、前記回転子及び前記コンプ
レツサをシヤフト６上に順次に配設しているが、
タービン４側のシヤフト６の端部に冷却フイン１
１を嵌合状態に取り付け、更に冷却フイン１１を
オイルミストが充満するオイル室１３に露出する
ように構成している。

タービン４と前記コンプレツサとを駆動連結す
るシヤフト６に、回転軸に対して直角に積層する
ような冷却フイン１１を取り付けることによつ
て、回転運動に対して発生する風損を少なくし、
冷却フイン１１がシヤフト６を介して伝わるター
ビン６からの高温の熱を放散し、タービン４と前
記コンプレツサとの間のシヤフト６上に配設され
た前記永久磁石から成る前記回転子に対して高温
の熱が伝わるような現象がなく、シヤフト６の温
度は低減され、前記永久磁石から成る前記回転子
を保護することができる。

更に、冷却フイン１１はオイルミストが充満す
るオイル室１３に露出しているので、飛散してい
るオイルミストによつてシヤフト６の冷却が促進
される。但し、このフインはオイル室１３に充満
するオイルミストによつて冷却されるのみであ
り、オイル室１３に溜まつているオイルに接触し
ないように構成し、アンバランス力によるベアリ
ングの焼損、抵抗の増大を防止する必要がある。

更に、タービンハウジング１とタービンスクロ
ールハウジング３との間には、断熱ガスケツト５
が全域にわたつて配置されている。この断熱ガス
ケツト５は、排気ガスが通る側のタービンハウジ
ング１を覆うように全域にわたつて配置され、ボ
ルト等の適宜な固着手段によつてタービンハウジ
ング１とタービンスクロールハウジング３とで挟
持状態に固着されている。

この断熱ガスケツト５を配置することによつ
て、断熱ガスケツト５はタービン４と前記永久磁
石から成る前記回転子との間で高性能の断熱機能
を果たすことができ、タービン４からの高温の熱
を遮熱し、前記永久磁石から成る前記回転子を高
熱から保護することができる。

この断熱ガスケツト５の構造については、例え
ば、第２図及び第３図に示されるように構成され
ている。第２図は断熱ガスケツト５の外周部の構
造を示し、また第３図はタービン軸７に近い内周
部の構造を示している。この断熱ガスケツト５
は、チタン酸カリウムウイスカーを主成分とする
断熱シート１８の外面をスチール、ステンレスス
チール等の金属製シート１５，１９で被覆したも
のであり、断熱シート１８自体及び断熱シート１
８と金属製シート１５，１９との間には空気層２
２が形成されている。

この断熱ガスケツト５は、断熱シート１８が複
数枚重ねられた積層体であり、その外周部は第２
図に示すように一方の金属製シート１５が覆うよ
うに曲げられて形成され、符号２１で示すよう
に、他方の金属製シート１９と密着した状態に固
定され、また、その内周部は第３図に示すように
両側の金属製シート１５，１９が複数個のパイプ
リベツト２０によつて互いに固着されている。

更に、断熱シート１８を構成するチタン酸カリ
ウムについては、例えば、ウイスカー状チタン酸
カリウム（K₂Ti₆O₁₃、融点1370℃、比重3.2、熱
伝導率0.00012cal／cmsec℃）をステンレススチ
ール製シートの間に配置するように構成すること
もできるが、更に、断熱シート１８には、場合に
よつては、カーボンをシール部のみに少量混合
し、シール機能を向上させることもできる。

また、断熱ガスケツト５を構成する断熱シート
１８の材料、構造等については、種々のものがあ
り、例えば、図示していないが、次のような構造
の断熱シートがある。断熱シートの構造について
は、少なくともチタン酸カリウム製シートとステ
ンレススチール製シートとが交互に配置され、し
かもこれらのシートの重合体の外面はステンレス
スチール等の金属製ケースによつて被覆した構造
に構成されている。

また、別の断熱ガスケツトは、チタン酸カリウ
ム製シートの断熱シートとステンレススチール等
の金属製シートとを交互に重ねて積層し、外面を
金属製シート即ち金属製デイスクによつて被覆し
て構成したものである。

更に、別の断熱ガスケツトは、チタン酸カリウ
ムウイスカーの両面をアルミナフアイバ製シート
でサンドイツチ状に補強して断熱シートを形成
し、該断熱シートを積層体に形成して金属製シー
トで被覆して構成したものである。

また、他の断熱ガスケツトは、チタン酸カリウ
ムウイスカーとアルミナフアイバ即ちアルミナ短
繊維とを混合して断熱シートを構成し、該断熱シ
ートを積層体に構成して金属製シートで被覆して
構成したものである。

〔考案の効果〕

この考案によるターボチヤージヤの遮熱装置
は、以上のように構成されているので、次のよう
な効果を有する。即ち、この考案は、エンジンの
排気ガスエネルギーによつて駆動されるタービン
を一端に、他端にコンプレツサを取り付けたシヤ
フトのタービン側端部に冷却フインを取り付けた
ので、前記シヤフトを介して伝わる前記タービン
からの高温の熱を前記冷却フインによつて放散
し、且つ前記ハウジングを構成するタービンハウ
ジングとタービンスクロールハウジングとの間の
全域に配設したチタン酸カリウムウイスカーの積
層体から成る断熱ガスケツトでハウジングを介し
て伝わる前記タービンからの高温の熱が遮断さ
れ、従つて、前記シヤフト、前記センタハウジン
グ及び前記シヤフトに取り付けた永久磁石から成
る回転子の温度の上昇を低減する。

しかも、前記冷却フインはオイルミストが充満
するオイル室に露出しているので、飛散している
オイルミストによつて前記シヤフトの冷却が促進
される。

従つて、前記永久磁石から成る前記回転子は前
記タービンからの熱影響を受けることがなく、本
来の永久磁石の機能を果たし、耐久性に富んだも
のとなる。前記永久磁石から成る前記回転子は、
電動機又は発電機として本来の機能を果たし且つ
確実に作動でき、エンジンの排気ガスエネルギー
を回収するエネルギー回収装置として良好に機能
することができる。

しかも、前記タービンの前記回転子側を断熱ガ
スケツトによつて遮熱するように構成したので、
前記永久磁石から成る前記回転子に対して前記タ
ービンからの熱が完全に遮熱されることになる。
断熱ガスケツトとして、チタン酸カリウムウイス
カーの積層体を使用すると、断熱機能も極めて富
んだものとなる。しかも、前記断熱ガスケツトは
タービンスクロールハウジングとタービンハウジ
ングとの間に極めて強固に固定でき、温度変化が
あつたとしても前記断熱ガスケツトが固定不良に
なるようなことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるターボチヤージヤの遮
熱装置の一実施例を示す断面図、第２図は第１図
のターボチヤージヤの遮熱装置に使用されている
断熱ガスケツトの一部を示す断面図、第３図は第
２図とは別の部分の断熱ガスケツトの一部を示す
断面図、及び第４図は従来の内燃機関のターボチ
ヤージヤを示す断面図である。 １……タービンハウジング（ハウジング）、２
……タービンブレード、３……タービンスクロー
ルハウジング（ハウジング）、４……タービン、
５……断熱ガスケツト、６……シヤフト、７……
タービン軸、８……タービンスクロール、９……
センタハウジング、１０……ターボチヤージヤの
遮熱装置、１１……冷却フイン、１２……シール
リング、１３……オイル室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気ガスエネルギーで駆動されるハ
   ウジング内に配置したタービン、該タービンに固
   定し且つセンタハウジング内で回転するシヤフ
   ト、該シヤフトに取り付けたコンプレツサ及び前
   記シヤフトに取り付けた永久磁石から成る回転子
   を備えた電動・発電機を有するターボチヤージヤ
   において、前記ハウジングを構成するタービンハ
   ウジングとタービンスクロールハウジングとの間
   の全域に配設したチタン酸カリウムウイスカーの
   積層体から成る断熱ガスケツト、及び前記シヤフ
   トのタービン側端部で前記ハウジングと前記セン
   タハウジングとで形成したオイルミストの充満し
   たオイル室内に露出している前記シヤフトの前記
   タービン側端部に取り付けた冷却フインを有する
   ことを特徴とするターボチヤージヤの遮熱装置。