JP5611379B2 - ターボチャージャ用インペラ、ターボチャージャ用インペラの製造方法、ターボチャージャ、及びターボユニット - Google Patents

Description

本発明は、ターボチャージャ用インペラ、ターボチャージャ用インペラの製造方法、ターボチャージャ、及びターボユニットに関する。

従来、例えば車両に搭載する内燃機関に用いられるターボチャージャは、内燃機関の排気ガスのエネルギーをタービンで回収し、回収したエネルギーでタービンとシャフトで連結されたインペラ（コンプレッサ）を回転駆動し、回転するインペラにて吸入空気を内燃機関に過給することで、吸気効率を高め、出力及び燃費の向上に寄与している。
そして前記インペラは、略円錐台状の形状を有するハブ部と、当該ハブ部の表面に形成されて回転軸方向から流入してきた流体（吸入空気）を径方向外側に圧送する複数の羽根部と、を有している。前記ハブ部と前記羽根部を有するインペラの構造において、吸気効率をより向上させるためには、特に羽根部の形状の精度が重要であり、従来では、インペラを精密鋳造にて製造している。
ところが精密鋳造は、比較的作業時間がかかる製造方法であり、作業時間の短縮化が望まれている。
精密鋳造に代わる製造方法としては、押出し材等の母材から切削加工してターボチャージャ用インペラを削り出す方法が考えられる。しかし、母材から切削加工する製造方法では、羽根部及びハブ部の表面に、切削加工による溝部が残り、この溝部による乱流等の発生によって、従来の精密鋳造で製造した場合よりも吸気効率が低下する可能性がある。
なお、切削加工後に羽根部及びハブ部の表面処理を行う工程を追加して溝部を無くす方法も考えられるが、この方法では、従来の精密鋳造よりも加工時間が長くなる可能性があるので好ましくない。
従って、溝部を残しつつ、より短時間で母材から切削加工にて製造することが可能であり、且つ従来の精密鋳造にて製造したインペラと同様に圧力損失を抑制し、従来の精密鋳造にて製造したインペラと同等の吸気効率を実現できるインペラ及びその製造方法が望まれている。

例えば特許文献１に記載された従来技術には、ハブ部と羽根部を有するインペラにおいて、ハブ部の表面に発生する境界層（流体の流れの境界層）の拡大あるいは流れの剥離を防止し、圧縮機の高効率化を図るために、ハブ部に複数本の溝部が羽根部の翼面に沿って直線状に形成された圧縮機のインペラが開示されている。
また特許文献２に記載された従来技術には、ハブ部と羽根部を有する羽根車（インペラに相当）において、羽根部における流体の流れる方向に沿うように、溝幅、間隔、深さが一定の複数本の溝部が、羽根部における流体の入口部から羽根部の中間位置まで形成された、遠心圧縮機の羽根車が開示されている。
また特許文献３に記載された従来技術には、ハブ部と羽根部とを有する羽根車（インペラに相当）において、羽根車の外周側と内周側で流体送り量が同一となるように、羽根部の表面に、羽根部の回転方向に沿った複数本の溝部が形成されたモータポンプが開示されている。なお羽根部の表面に形成された複数本の溝部は、内周側では間隔が広く、外周側では間隔が狭くなるように形成されている。

特開２００５−１６３６４０号公報 特開平９−１００７９７号公報 特開２００３−１２０５７４号公報

ターボチャージャ用インペラを、従来の精密鋳造にて製造する方法から、母材から切削加工して製造する方法へと変更した場合、インペラの表面には、切削加工による溝部が残る。
インペラの表面に溝部が有る場合、当該溝部によって流体の流れに影響が出るので、精密鋳造にて製造した従来のインペラと同等の吸気効率を実現するには、圧力損失を抑制することができる溝部が残るようにする必要がある。
これに対して特許文献１〜特許文献３に記載された従来技術は、いずれも、ハブ部及び羽根部を有するインペラを母材から切削加工して製造する点については明記されておらず、母材からの切削加工にて製造されるインペラを開示するものではない。
また、特許文献１に記載されたハブ部に形成された溝部、及び特許文献２に記載された羽根部に形成された溝部は、いずれも、インペラ中央部に発生する流体の境界層の拡大の防止と流れの剥離を防止することを目的としたものであり、入口部の圧力損失を抑制することを目的とする溝部ではない。
また特許文献１〜３に記載された溝部は、インペラの形状の製造後に追加された工程で形成される溝部であり、従来の製造方法にてインペラを製造した後で、新たな工程で溝部が形成されているので、より短時間にインペラを製造するものではない。

また特許文献１に記載された従来技術には、ハブ部に形成する溝について記載されているが、羽根部には溝が形成されていない。
また特許文献２に記載された従来技術には、羽根部に溝部が形成されているが、等間隔で一定の深さの溝部が、羽根部における流体の入口部から羽根部の中間位置までしか形成されていない。
また特許文献３に記載された従来技術には、羽根部に形成した複数の溝部において、内周側の溝部の間隔よりも外周側の溝部の間隔のほうが狭くなるように形成されており、羽根部の後方に対して外周側と内周側の羽根部の流体送り量が同一となるようにしている。しかし、各溝部の深さは同じである。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、母材から切削加工して製造する製造方法にて表面に形成された溝部による圧力損失をより抑制することが可能なターボチャージャ用インペラ、及び前記ターボチャージャ用インペラの製造方法、前記ターボチャージャ用インペラを備えたターボチャージャ及びターボユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るターボチャージャ用インペラ、ターボチャージャ用インペラの製造方法、ターボチャージャ、及びターボユニットは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、回転軸方向に沿って徐々に径が大きくなるように形成された略円錐台状のハブ部と、前記ハブ部の表面に形成されて前記回転軸方向から流入してきた流体を径方向外側に圧送する複数の羽根部と、を有するターボチャージャ用インペラである。
前記ハブ部の表面及び前記羽根部の表面には、複数本の溝部が形成されている。
そして、前記羽根部の表面に形成されている複数本の前記溝部は、前記ターボチャージャ用インペラが回転時に前記回転軸方向から流入してきた流体を径方向外側へと流す方向に向かうように形成されており、隣り合う前記溝部の長手方向に沿った縁部が重なるように形成されて互いの縁部が重なっている位置には前記溝部の長手方向に沿って突出した山部が形成されており、前記回転軸に近い側において前記羽根部の表面に形成されている前記山部の高さよりも、前記回転軸から遠い側において前記羽根部の表面に形成されている前記山部の高さのほうが低くなるように形成されている。

この第１の発明によれば、例えば母材から切削加工してターボチャージャ用インペラを製造した場合、切削加工により形成される溝部の方向、及び溝部の深さ（山部の高さ）を、適切な方向、及び適切な深さ（適切な山部の高さ）にする。
これにより、ターボチャージャ用インペラにて移送（圧送）する流体の圧力損失をより抑制することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るターボチャージャ用インペラであって、前記回転軸に近い側において前記羽根部の表面に形成されている前記溝部における隣り合う前記溝部の間隔よりも、前記回転軸から遠い側において前記羽根部の表面に形成されている前記溝部における隣り合う前記溝部の間隔のほうが狭くなるように形成されている。

この第２の発明によれば、羽根部の表面に形成されている溝部の間隔を適切にすることで、ターボチャージャ用インペラにて移送する流体の圧力損失をより抑制することができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るターボチャージャ用インペラの製造方法であって、前記溝部を切削加工することが可能な加工工具を用い、前記回転軸方向から流入してきた流体を径方向外側へと流す方向に向かって前記加工工具を移動させて切削加工することで母材から前記羽根部を削り出し、前記羽根部を切削加工する際、隣り合う前記溝部の縁部が重なるようにそれぞれの前記溝部を切削加工するとともに、前記回転軸に近い側の前記山部の高さよりも、前記回転軸から遠い側の前記山部の高さのほうが低くなるように前記溝部における前記縁部の重なり量を調整して切削加工する、ターボチャージャ用インペラの製造方法である。

この第３の発明によれば、溝部を切削加工することが可能な加工工具を用いて母材から切削加工してターボチャージャ用インペラを製造する製造方法において、溝部を形成する方向、及び溝部の深さ（山部の高さ）が適切となるように切削加工することで、移送する流体の圧力損失をより抑制するとともに、より短時間で切削加工することができる製造方法を提供できる。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るターボチャージャ用インペラがハウジング内に収容されているコンプレッサを有するターボチャージャであって、前記コンプレッサにおける流体の流入口の近傍には、前記コンプレッサの内壁から径方向内側に向かって突出して前記回転軸に沿って延びるようにリブ状に形成されて前記コンプレッサの流入口の近傍において流体が前記コンプレッサの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、あるいは前記コンプレッサの流入口の内壁の直径方向に挟まれるように配置されて前記回転軸方向に延びるように板状に形成されて前記コンプレッサの流入口の近傍において流体が前記コンプレッサの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、または前記流体旋回規制部の形状に形成された流体旋回規制部材が取り付けられている。

この第４の発明によれば、例えば母材からの切削加工にて製造したことによって表面に複数の溝部が形成されたターボチャージャ用インペラと、通過する流体が内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）を流体の流入口に有するコンプレッサと、を組み合わせて、移送（圧送）する流体の圧力損失をより抑制することができるターボチャージャを実現することができる。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るターボチャージャ用インペラがハウジング内に収容されているコンプレッサと、前記コンプレッサに接続されて前記ターボチャージャ用インペラの前記回転軸方向から流体を流入させる配管であるインレットエルボと、を有するターボユニットであって、前記インレットエルボにおける流体の吐出口の近傍には、前記インレットエルボの内壁から径方向内側に向かって突出して前記インレットエルボの長手方向に延びるようにリブ状に形成されて前記インレットエルボの吐出口の近傍において流体が前記インレットエルボの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、あるいは前記インレットエルボの吐出口の内壁の直径方向に挟まれるように配置されて前記インレットエルボの長手方向に延びるように板状に形成されて前記インレットエルボの吐出口の近傍において流体が前記インレットエルボの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、または前記流体旋回規制部の形状に形成された流体旋回規制部材が取り付けられている。

この第５の発明によれば、例えば母材からの切削加工にて製造したことによって表面に複数の溝部が形成されたターボチャージャ用インペラと、通過する流体が内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）を有するインレットエルボと、を組み合わせて、移送（圧送）する流体の圧力損失をより抑制することができるターボユニットを実現することができる。

ターボチャージャの全体構造を説明する軸方向断面図である。 ターボチャージャ用インペラの外観を説明する平面図である。 ターボチャージャ用インペラの外観を説明する斜視図と、羽根部に形成されている溝部の詳細を説明する部分拡大図である。 溝部の詳細を説明する部分拡大図である。 ターボチャージャにインレットエルボを組み付けたターボユニットの外観を説明する斜視図である。 インレットエルボの吸気吐出口及び吸気ハウジングの吸気流入口において、流れ込む流体が旋回する様子を説明する図である。 インレットエルボの吸気吐出口に設けた流体旋回規制部の例を説明する図である。 インレットエルボの吸気吐出口に設けた流体旋回規制部における、インレットエルボ内における流路方向の長さの例を説明する図である。 インレットエルボの吸気吐出口に設けた流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）の種々の例を説明する図である。 吸気ハウジングの吸気流入口に設けた流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）の種々の例を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［ターボチャージャの全体構造（図１）］
まず図１を用いてターボチャージャ１の全体構造について説明する。図１はターボチャージャ１の回転軸ＺＣ方向に沿った断面図を示している。なお本実施の形態では車両に搭載する内燃機関に取り付けられるターボチャージャを例にして説明する。
ターボチャージャ１は、排気ハウジング１０、吸気ハウジング２０、軸受ハウジング３０、の３つのハウジングを有している。軸受ハウジング３０内には、軸受にて回転軸ＺＣ回りに回転可能に支持されたシャフト３１が設けられている。また排気ハウジング１０内には、タービン４０が設けられ、吸気ハウジング２０内には、インペラ５０（ターボチャージャ用インペラに相当）が設けられている。
そして、シャフト３１における排気ハウジング１０の側の先端にはタービン４０が固定され、シャフト３１における吸気ハウジング２０の側の先端にはインペラ５０が固定されている。これにより、タービン４０とインペラ５０はシャフト３１にて連結され、タービン４０とシャフト３１とインペラ５０は、一体となって回転軸ＺＣ回りに回転可能である。

排気ハウジング１０は、内燃機関からの排気ガスを流入させる排気流入口（図５における符号１０Ａを参照）、流入させた排気ガスをタービン４０に導くスクロール室１０Ｓ、タービン４０にてエネルギーが回収された排気を吐出する排気吐出口１０Ｂを有している。また排気ハウジング１０内には、スクロール室１０Ｓからタービン４０に向かって流れる排気ガスの流速を調節する可変バルブ６０、及び可変バルブを支持するＶＮプレート６１、６２が設けられている。なお、可変バルブ６０を駆動する駆動機構の詳細については図示及び説明を省略する。
吸気ハウジング２０は、内燃機関が吸入する吸気（空気）を流入させる吸気流入口２０Ａ、流入してインペラ５０にて移送（圧送）された空気の通路となるスクロール室２０Ｃ、移送（圧送）された空気の出口となる吸気吐出口（図５における符号２０Ｂを参照）を有している。また、吸気ハウジング２０内には、スクロール室２０Ｃを形成するシュラウド部材２１、スクロール部材２２が設けられている。

ここで、インペラ５０は、タービン４０の回転動力を用いて内燃機関に過給する重要な部材であり、このインペラ５０の形状の精度が吸気効率を大きく左右する。
図２及び図３に示すように、インペラ５０は、略円錐台状のハブ部５１と、ハブ部５１の表面に形成されて回転軸ＺＣ方向から流入してきた流体を径方向外側に移送（圧送）する複数の羽根部５２、５３とを有しており、羽根部５２、５３の形状の精度が特に重要である。
従来は精密鋳造にてインペラ５０を製造していたが、精密鋳造は比較的時間がかかる製造方法であり、より短時間にインペラを製造する方法が望まれている。
精密鋳造に代わる製造方法としては、母材からの切削加工（いわゆる削り出し）による製造方法が考えられる。しかし、母材から切削加工する製造方法では、インペラの表面に溝部が残り、溝部が流体の流れに影響を与え、圧力損失の増大化（吸気効率の低下）を発生させる可能性が考えられる。なお溝部を無くす表面処理を行う加工工程を追加すると、加工時間が長くなるので好ましくない。
従って、加工時間をより短くするとともに圧力損失をより抑制するには、母材から切削加工する製造方法で加工を行うとともに、圧力損失をより抑制することができる溝部を残すようにすればよい。
以下に、圧力損失をより抑制することができる溝部が羽根部の表面に形成されたインペラ５０、及び当該インペラ５０の製造方法等について説明する。

●［インペラの概略形状（図２、図３）とインペラの羽根部の表面に形成された溝部の形状（図３、図４）］
次に図２〜図４を用いて、インペラ５０の概略形状と、インペラ５０の羽根部５２、５３の表面に形成されている溝部５２Ａ、５２Ｂの詳細について説明する。
図２はインペラ５０を回転軸ＺＣ方向から見た平面図を示し、図３はインペラ５０の斜視図及び羽根部５２の部分拡大図を示し、図４は羽根部５２の部分拡大図を示している。

図２及び図３に示すように、インペラ５０は、回転軸ＺＣ方向に沿って徐々に径が大きくなるように形成された略円錐台状のハブ部５１と、ハブ部５１の表面に形成されて回転軸ＺＣ方向から流入してきた流体を径方向外側に圧送する複数の羽根部５２、５３とを有している。そしてハブ部５１、羽根部５２、５３の表面には、複数本の溝部（図３における溝部５２Ａ、５２Ｂを参照）が形成されている。
なお、母材から切削加工する際は、図４に示すように先端部でワークを切削する加工工具Ｔを用い、加工工具Ｔを移動させながら切削加工し、加工工具Ｔの移動軌跡として溝部が形成される。例えばテーパボールエンドミルを加工工具Ｔとして用い、複数の点群をミーリング加工する。
また母材から切削加工でインペラを製造する工程としては、例えば粗加工工程、中加工工程、仕上げ加工工程を順に行い、仕上げ加工工程にて上記のテーパボールエンドミルを用いて切削加工する。
図３に示す溝部５２Ａ、５２Ｂによる圧力損失は、溝部５２Ａ、５２Ｂの形成されている方向（長手方向）と、溝部の縁部に形成される山部５２Ｔ、５２Ｙの高さＨ１、Ｈ２に影響されると考えられる。
溝部の形成されている方向において圧力損失を抑制するために、羽根部５２、５３の表面に形成されている複数本の溝部は、インペラ５０が回転時に回転軸ＺＣ方向から流入してきた流体を径方向外側へと流す方向に向かうように（沿って並列するように）形成されている。溝部の形状としてはこれに限られず、溝部が吸気流入口２０Ａからスクロール室２０Ｃの方角へ向かうように形成されていればよく、例えば溝部の一部が吸気流入口２０Ａからシュラウド部材２１に向かって形成されていても本発明の効果を発揮することが可能である。
なお、ハブ部５１の表面に形成されている溝部も同様に、インペラ５０が回転時に回転軸ＺＣ方向から流入してきた流体を径方向外側へと流す方向に向かうように（沿って並列するように）形成されている。

また図３における羽根部５２の部分拡大図に示すように、溝部５２Ａ、５２Ｂにおける長手方向に直交する断面は円弧状（加工状態によっては常に円弧状とは限らない）であり、隣り合う溝部は、長手方向に沿った縁部が重なるように形成されて、互いの縁部が重なっている位置には、溝部の長手方向に沿って羽根部の表面から突出した山部５２Ｔ、５２Ｙが形成されている。
なお、図３の部分拡大図において、点線にて示す仮想面５２Ｚは、各溝部５２Ａ、５２Ｂの山部５２Ｔ、５２Ｙを削って羽根部の表面を平坦にした場合の仮想面を示しており、当該仮想面５２Ｚからの突出高さ（谷部５２Ｓ、５２Ｘからの突出高さ）を、各山部５２Ｔ、５２Ｙの高さＨ１、Ｈ２としている。なお、高い側の山部５２Ｙの高さＨ２は例えば０．１［μｍ］であり、低い側の山部５２Ｔの高さＨ１は例えば０．０５［μｍ］である。
加工時間をより短くするには、溝部５２Ａ、５２ＢのパスピッチＰ１、Ｐ２（溝部の間隔に相当し、図３における山部の間隔Ｄ１、Ｄ２とほぼ同じ）をより広くして、溝部の本数をより少なくすれば、切削加工による加工時間をより短くすることができる。しかし、溝部のパスピッチＰ１、Ｐ２を大きくすると、山部５２Ｔ、５２Ｙの高さＨ１、Ｈ２がより高くなり、山部の高さによる圧力損失の増大化が懸念される。

ここで、羽根部５２、５３において、回転軸ＺＣに近い側と回転軸ＺＣに遠い側とでは、回転軸ＺＣに近い側のほうが回転軸ＺＣに遠い側よりも回転速度が小さい。従って、回転軸ＺＣに近い側のほうが回転軸ＺＣに遠い側よりも山部の高さによる圧力損失は小さいと考えられる。
そこで、溝部の本数を削減するとともに溝部の縁部に形成される山部５２Ｔ、５２Ｙの高さＨ１、Ｈ２による圧力損失を抑制するために、回転軸ＺＣに近い側における溝部のパスピッチＰ２よりも、回転軸ＺＣから遠い側における溝部のパスピッチＰ１の方が狭くなるように、溝部５２Ａ、５２Ｂを形成する。この結果、図３において、回転軸ＺＣに近い側における山部５２Ｙの高さＨ２よりも、回転軸ＺＣから遠い側における山部５２Ｔの高さＨ１のほうが低くなるように溝部５２Ａ、５２Ｂが形成される。
以上に説明した溝部を残すように母材から切削加工した場合、数分でインペラ５０を製造することが可能であり、精密鋳造で製造した場合よりも、より短時間でインペラを製造することができる。

以上、特定位置を境にして加工工具のパスピッチを変更して溝部を切削加工することを説明したが、この特定位置（境界位置Ｋ）について、図４を用いて説明する。
図４において、総パス数Ｎｔは、羽根部５２における回転軸ＺＣに最も近い位置から回転軸ＺＣに最も遠い位置までの溝部の本数（加工工具のパス数に相当）である。
また、ハブ側パス数Ｎｈは、羽根部５２における回転軸ＺＣに最も近い位置から境界位置Ｋまでの溝部の本数である。
また、シュラウド側パス数Ｎｓは、羽根部５２における回転軸ＺＣに最も遠い位置から境界位置Ｋまでの溝部の本数である。
また、総長さＬｔは、羽根部５２における回転軸ＺＣに最も近い位置から回転軸ＺＣに最も遠い位置までの長さである。
また、ハブ側長さＬｈは、羽根部５２における回転軸ＺＣに最も近い位置から境界位置Ｋまでの長さである。
また、シュラウド側長さＬｓは、羽根部５２における回転軸ＺＣに最も遠い位置から境界位置Ｋまでの長さである。
例えば、以下の（式１）及び（式２）の双方を満足するように、ハブ側パス数Ｎｈ、シュラウド側パス数Ｎｓ、ハブ側長さＬｈ、を設定することで、境界位置Ｋの位置が決まる。ただし、ハブ側パス数Ｎｈ、シュラウド側パス数Ｎｓ、（総パス数Ｎｔ）は溝部の本数であるので、整数である。また、総パス数Ｎｔは、総長さＬｔに応じた適切な範囲の整数に設定される。
１≦Ｎｈ＜Ｎｔ＊（Ｌｈ／Ｌｔ） （式１）
Ｎｓ≧Ｎｈ （式２）

以上に説明したように、母材からの切削加工による製造方法にてインペラ５０を製造するとともに、溝部の本数がより少なくなるように製造することで、加工時間をより短くすることができる。また、より少ない溝部の本数としても、溝部の形成方向、及び溝部の縁部に形成される山部の高さを、上記に説明したように適切な方向、適切な高さとすることで、特に吸気流入口２０Ａにおける圧力損失を抑制することができる。
なお、以上の説明では、インペラ５０による圧力損失を抑制する点、及び当該インペラ５０の製造方法について説明したが、図１に示すターボチャージャ１、及び当該ターボチャージャ１の吸気流入口２０Ａに、吸気（空気）を導くインレットエルボ２を組み付けたターボユニット（図５参照）において、圧力損失をより一層、抑制する点について説明する。

●[ターボチャージャとインレットエルボの外観（図５）と流体の旋回方向（図６）]
図５は、吸気ハウジング２０とインペラにて構成されるコンプレッサを有するターボチャージャ１の吸気流入口２０Ａに、インレットエルボ２の吸気吐出口２Ｂを接続したターボユニットの外観の斜視図を示している。
インレットエルボ２は、吸気流入口２Ａと吸気吐出口２Ｂを有する略筒状形状であり、車両のエンジンルーム内の限られた搭載スペース内に収めるために、種々の方向に湾曲した形状とされている。
インレットエルボ２は、種々の方向に湾曲しているので、インレットエルボ２内を通過した空気が所定方向に旋回する場合がある。

ここで図６は、図５におけるインレットエルボ２の吸気吐出口２Ｂ及び吸気ハウジング２０の吸気流入口２０Ａの周囲の軸方向断面図を示している。
図６に示す例では、インレットエルボ２内を通過して所定方向に旋回する空気Ａ１は、Ａ方向から見て反時計回り方向に旋回している。またインペラ５０は図２及び図３に示す形状を有しており、この場合、時計回り方向に回転する。すなわち、図６の例では、空気Ａ１の旋回方向とインペラ５０の回転方向とが異なる例を示しており、この場合、空気の旋回方向とインペラの回転方向とが同じ場合よりも圧力損失が大きくなる。
図６における空気Ａ１の旋回方向がインペラ５０の回転方向と同じ方向となるようにするには、インレットエルボ２の湾曲形状を工夫する必要がある。しかし、車両の搭載スペースは変更できないので、インレットエルボ２の形状を変更することはできない。
そこで、以下に説明する流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）を、インレットエルボ２の吸気吐出口２Ｂの近傍、またはターボチャージャ１の吸気流入口２０Ａの近傍に設け、図６の例に示す空気Ａ１の旋回そのものを規制する。
上述したインペラ５０（溝部の方向、溝部の山高さに特徴あるインペラ）と吸気ハウジング２０とで構成されたコンプレッサを有するターボチャージャと、後述する流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）との双方を有することで、圧力損失を効果的に抑制することができる。

●［流体旋回規制部材の構造の例（図７〜図１０）］
図７は、流体旋回規制部の第１の実施の形態を示している。第１の実施の形態の流体旋回規制部２Ｒは、インレットエルボ２の吸気吐出口２Ｂの近傍において、インレットエルボ２の内壁から径方向内側に向かって突出してインレットエルボ２の長手方向（軸方向）に延びるようにリブ状に形成されている。
なお、流体旋回規制部２Ｒにおけるインレットエルボ２の長手方向の長さは、少なくとも図８に示す符号２Ｌに相当する長さに設定されており、少なくともインレットエルボ２の吸気吐出口２Ｂからインレットエルボ２の湾曲形状の曲率が所定曲率以上となる湾曲部までの長さとする。
この流体旋回規制部２Ｒにて、吸気ハウジング２０の吸気流入口２０Ａに流入する空気がインレットエルボ２の内壁に沿って旋回することを抑制し、圧力損失を抑制する。

次に図９（Ａ）〜（Ｃ）、図１０（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、流体旋回規制部の第１〜第６の実施の形態の例を説明する。なお図９（Ａ）に示す流体旋回規制部２Ｒは、すでに図７を用いて説明した第１の実施の形態の流体旋回規制部であるので、説明を省略する。
なお図９（Ａ）〜（Ｃ）は、インレットエルボの吸気吐出口の近傍に流体旋回規制部２Ｒ、流体旋回規制部材２Ｓ、２Ｔを設けた例を示しており、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、吸気ハウジング２０α、２０の吸気流入口２０αＡ、２０Ａの近傍に流体旋回規制部２０Ｒ、流体旋回規制部材２０Ｓ、２０Ｔを設けた例を示している。

図９（Ｂ）に示す第２の実施の形態における流体旋回規制部材２Ｓは、インレットエルボ２αの吸気吐出口２αＢの近傍に設けられており、インレットエルボ２αの長手方向に沿って板状に形成された、インレットエルボ２αとは別の部材である。
そして流体旋回規制部材２Ｓは、インレットエルボ２αの内壁の直径方向に挟まれるように配置され、かつインレットエルボ２αの長手方向（軸方向）に延びるように配置されている。なお、流体旋回規制部材２Ｓにおけるインレットエルボ２α内の軸方向（図８においてインレットエルボ内の流路の中心を結んだ軸Ｚ２に沿った方向）の長さは、第１の実施の形態と同様である。
また、流体旋回規制部材２Ｓとインレットエルボ２αの内壁との接触部である流体旋回規制部材２Ｓの縁部は、厚さが増加されており、インレットエルボ２αの内壁に沿った円弧状に形成され、インレットエルボ２α内に安定的に配置できるように形成されている。

図９（Ｃ）に示す第３の実施の形態における流体旋回規制部材２Ｔは、インレットエルボ２αの吸気吐出口２αＢの近傍に設けられており、インレットエルボ２αの長手方向（軸方向）に沿って十字状に平板を組み合わせた板状の形状に形成された、インレットエルボ２αとは別の部材である。
そして流体旋回規制部材２Ｔは、インレットエルボ２αの内壁の直径方向に挟まれるように配置され、かつインレットエルボ２αの長手方向に延びるように配置されている。なお、流体旋回規制部材２Ｔにおけるインレットエルボ２α内の軸方向の長さは、第１の実施の形態と同様である。
また、流体旋回規制部材２Ｔとインレットエルボ２αの内壁との接触部である流体旋回規制部材２Ｔの縁部は、厚さが増加されており、インレットエルボ２αの内壁に沿った円弧状に形成され、インレットエルボ２α内に安定的に配置できるように形成されている。
以上、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）を有するターボユニット（ターボチャージャにインレットエルボを組み付けたターボユニット）を構成することで、流体の圧力損失をより一層、抑制することができる。

図１０（Ａ）に示す第４の実施の形態における流体旋回規制部２０Ｒは、吸気ハウジング２０αの吸気流入口２０αＡの近傍に設けられており、吸気流入口２０αＡの内壁から径方向内側に向かって突出して吸気流入口２０αＡ内において回転軸方向に延びるようにリブ状に形成されている。なお、流体旋回規制部２０Ｒにおける吸気流入口２０αＡ内における回転軸方向の長さは、吸気流入口２０αＡの入力側の端部からインペラ５０に干渉しない位置までの適切な長さに設定されている。

図１０（Ｂ）に示す第５の実施の形態における流体旋回規制部材２０Ｓは、吸気ハウジング２０の吸気流入口２０Ａの近傍に設けられており、吸気流入口２０Ａ内において回転軸方向に沿って板状に形成された、吸気ハウジングとは別の部材である。
そして流体旋回規制部材２０Ｓは、吸気流入口２０Ａの内壁の直径方向に挟まれるように配置され、かつ吸気流入口２０Ａ内において回転軸方向に延びるように配置されている。なお、流体旋回規制部材２０Ｓにおける吸気流入口２０Ａ内における回転軸方向の長さは、第４の実施の形態と同様である。
また、流体旋回規制部材２０Ｓと吸気流入口２０Ａの内壁との接触部である流体旋回規制部材２０Ｓの縁部は、厚さが増加されており、吸気流入口２０Ａの内壁に沿った円弧状に形成され、吸気流入口２０Ａ内に安定的に配置できるように形成されている。

図１０（Ｃ）に示す第６の実施の形態における流体旋回規制部材２０Ｔは、吸気ハウジング２０の吸気流入口２０Ａの近傍に設けられており、吸気流入口２０Ａ内において回転軸方向に沿って十字状に平板を組み合わせた板状の形状に形成された、吸気ハウジングとは別の部材である。
そして流体旋回規制部材２０Ｔは、吸気流入口２０Ａの内壁の直径方向に挟まれるように配置され、かつ吸気流入口２０Ａ内において回転軸方向に延びるように配置されている。なお、流体旋回規制部材２０Ｔにおける吸気流入口２０Ａ内における回転軸方向の長さは、第４の実施の形態と同様である。
また、流体旋回規制部材２０Ｔと吸気流入口２０Ａの内壁との接触部である流体旋回規制部材２０Ｔの縁部は、厚さが増加されており、吸気流入口２０Ａの内壁に沿った円弧状に形成され、吸気流入口２０Ａ内に安定的に配置できるように形成されている。
以上、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）を有するターボチャージャを構成することで、流体の圧力損失をより一層、抑制することができる。

以上に説明した第２、第３の実施の形態では、インレットエルボとは別部材で形成した流体旋回規制部材をインレットエルボ内に配置する例を説明したが、インレットエルボと一体的に形成した流体旋回規制部を設けるようにしてもよい。同様に、第５、第６の実施の形態では、吸気ハウジングとは別部材で形成した流体旋回規制部材を吸気流入口内に配置する例を説明したが、吸気ハウジングと一体的に形成した流体旋回規制部を設けるようにしてもよい。なお、流体旋回規制部を別部材で構成した場合、ボルト等にて固定することができる。
また、以上に説明した第１の実施の形態では、インレットエルボと流体旋回規制部を一体的に形成した例を説明したが、インレットエルボと流体旋回規制部を別部材で構成し、ボルト等を用いてインレットエルボに流体旋回規制部を固定するようにしてもよい。同様に、第４の実施の形態では、吸気ハウジングと流体旋回規制部を一体的に形成する例を説明したが、吸気ハウジングと流体旋回規制部を別部材で構成し、ボルト等を用いて吸気ハウジングに流体旋回規制部を固定するようにしてもよい。
以上、第１〜第６の実施の形態にて説明した流体旋回規制部（または流体旋回規制部材）は、インレットエルボの吸気吐出口の近傍または吸気ハウジングの吸気流入口の近傍において、吸入した空気の外周部を整流し、流体の圧力損失を抑制することができる。

以上に説明したように、羽根部５２、５３の表面に形成されている溝部の形成方向、及び溝部の縁部に形成される山部の高さを、適切な方向、及び適切な高さに設定することで、圧力損失を抑制することができる（ターボチャージャ用）インペラ５０を実現することができる。
また、図４の例に示す加工工具Ｔを用いて、羽根部５２、５３における溝部の形成方向、及び溝部の縁部に形成される山部の高さを、適切な方向、及び適切な高さとなるように、母材から削り出すターボチャージャ用インペラの製造方法にて上記のインペラ５０を製造することで、インペラ５０を精密鋳造で製造するよりも、より短時間で製造することが可能となる。
また、圧力損失を抑制することができる上記のインペラ５０と吸気ハウジングとを有するコンプレッサを有するターボチャージャに加えて、コンプレッサ（吸気ハウジング）の吸気流入口の近傍、またはインレットエルボの吸気吐出口の近傍に流体旋回規制部を設けたターボチャージャ、ターボユニットを構成することで、より一層、圧力損失を抑制することができる。

本発明の（ターボチャージャ用）インペラ５０、ターボチャージャ用インペラの製造方法、ターボチャージャ、及びターボユニットは、本実施の形態で説明した構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本発明の（ターボチャージャ用）インペラ５０、ターボチャージャ用インペラの製造方法、ターボチャージャ、及びターボユニットは、内燃機関を搭載した車両に限定されず、種々の用途に適用することが可能である。
また本実施の形態の説明では、溝部のパスピッチＰ２、Ｐ１を境界位置で変更する例を説明したが、回転軸ＺＣに近い側から回転軸ＺＣから離れるにつれて、パスピッチを徐々に狭くするようにしてもよい。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１ ターボチャージャ
２ インレットエルボ
２Ａ 吸気流入口
２Ｂ 吸気吐出口
２Ｒ、２Ｓ、２Ｔ、２０Ｒ、２０Ｓ、２０Ｔ 流体旋回規制部
１０ 排気ハウジング
１０Ａ 排気流入口
１０Ｂ 排気吐出口
２０ 吸気ハウジング
２０Ａ 吸気流入口
２０Ｂ 吸気吐出口
３０ 軸受ハウジング
３１ シャフト
４０ タービン
５０ インペラ（ターボチャージャ用インペラ）
５１ ハブ部
５２、５３ 羽根部
５２Ａ、５２Ｂ 溝部
５２Ｓ、５２Ｘ 谷部
５２Ｔ、５２Ｙ 山部
６０ 可変バルブ
Ｐ１、Ｐ２ 溝部の間隔（ピッチ）
Ｔ 加工工具
ＺＣ 回転軸

Claims (5)

1. 回転軸方向に沿って徐々に径が大きくなるように形成された略円錐台状のハブ部と、
   前記ハブ部の表面に形成されて前記回転軸方向から流入してきた流体を径方向外側に圧送する複数の羽根部と、を有するターボチャージャ用インペラにおいて、
   前記ハブ部の表面及び前記羽根部の表面には、複数本の溝部が形成されており、
   前記羽根部の表面に形成されている複数本の前記溝部は、
   前記ターボチャージャ用インペラが回転時に前記回転軸方向から流入してきた流体を径方向外側へと流す方向に向かうように形成されており、
   隣り合う前記溝部の長手方向に沿った縁部が重なるように形成されて互いの縁部が重なっている位置には前記溝部の長手方向に沿って突出した山部が形成されており、
   前記回転軸に近い側において前記羽根部の表面に形成されている前記山部の高さよりも、前記回転軸から遠い側において前記羽根部の表面に形成されている前記山部の高さのほうが低くなるように形成されている、
   ターボチャージャ用インペラ。
2. 請求項１に記載のターボチャージャ用インペラであって、
   前記回転軸に近い側において前記羽根部の表面に形成されている前記溝部における隣り合う前記溝部の間隔よりも、前記回転軸から遠い側において前記羽根部の表面に形成されている前記溝部における隣り合う前記溝部の間隔のほうが狭くなるように形成されている、
   ターボチャージャ用インペラ。
3. 請求項１または２に記載のターボチャージャ用インペラの製造方法であって、
   前記溝部を切削加工することが可能な加工工具を用い、
   前記回転軸方向から流入してきた流体を径方向外側へと流す方向に向かって前記加工工具を移動させて切削加工することで母材から前記羽根部を削り出し、
   前記羽根部を切削加工する際、隣り合う前記溝部の縁部が重なるようにそれぞれの前記溝部を切削加工するとともに、前記回転軸に近い側の前記山部の高さよりも、前記回転軸から遠い側の前記山部の高さのほうが低くなるように前記溝部における前記縁部の重なり量を調整して切削加工する、
   ターボチャージャ用インペラの製造方法。
4. 請求項１または２に記載のターボチャージャ用インペラがハウジング内に収容されているコンプレッサを有するターボチャージャであって、
   前記コンプレッサにおける流体の流入口の近傍には、
   前記コンプレッサの内壁から径方向内側に向かって突出して前記回転軸に沿って延びるようにリブ状に形成されて前記コンプレッサの流入口の近傍において流体が前記コンプレッサの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、
   あるいは前記コンプレッサの流入口の内壁の直径方向に挟まれるように配置されて前記回転軸方向に延びるように板状に形成されて前記コンプレッサの流入口の近傍において流体が前記コンプレッサの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、または前記流体旋回規制部の形状に形成された流体旋回規制部材が取り付けられている、
   ターボチャージャ。
5. 請求項１または２に記載のターボチャージャ用インペラがハウジング内に収容されているコンプレッサと、
   前記コンプレッサに接続されて前記ターボチャージャ用インペラの前記回転軸方向から流体を流入させる配管であるインレットエルボと、を有するターボユニットであって、
   前記インレットエルボにおける流体の吐出口の近傍には、
   前記インレットエルボの内壁から径方向内側に向かって突出して前記インレットエルボの長手方向に延びるようにリブ状に形成されて前記インレットエルボの吐出口の近傍において流体が前記インレットエルボの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、
   あるいは前記インレットエルボの吐出口の内壁の直径方向に挟まれるように配置されて前記インレットエルボの長手方向に延びるように板状に形成されて前記インレットエルボの吐出口の近傍において流体が前記インレットエルボの内壁に沿って旋回することを規制する流体旋回規制部が形成されている、または前記流体旋回規制部の形状に形成された流体旋回規制部材が取り付けられている、
   ターボユニット。
   
   

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