タービン及び過給機
【課題】タービンブレードの先端縁付近の振れを低減して、高いレベルで可変容量型のタービンの耐久性の向上を図ると共に、タービンインペラ内のエネルギー損失を小さくして、タービン効率を高める。
【解決手段】シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側に、径方向に対してタービンホイール３７の背面３７ｆ側に向かって傾斜した環状のガイド部６７が形成され、各可変ノズル５１の下流側コーナ部に、シュラウドリング４７のガイド部６７に対応する形状の切欠６９が形成されている。
【解決手段】シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側に、径方向に対してタービンホイール３７の背面３７ｆ側に向かって傾斜した環状のガイド部６７が形成され、各可変ノズル５１の下流側コーナ部に、シュラウドリング４７のガイド部６７に対応する形状の切欠６９が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス等のガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービン等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両用の可変容量型の過給機に用いられる可変容量型のタービンについて種々の開発が行われており、可変容量型のタービンの先行技術として特許文献１及び特許文献２に示すもの（本願の出願人が先に開示したもの）がある。そして、先行技術に係る可変容量型のタービンの構成等について説明すると、次のようになる。
【０００３】
先行技術に係る可変容量型のタービンは、タービンハウジングを具備しており、タービンハウジングは、可変容量型の過給機におけるベアリングハウジングに設けられている。また、タービンハウジング内には、タービンインペラが回転可能に設けられており、タービンインペラは、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及びタービンホイールの外周面に周方向に間隔を置いて設けられかつ先端縁（外縁）がタービンハウジングのシュラウド壁面（内壁面）に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えている。ここで、タービンホイールは、ベアリングハウジングにベアリングを介して回転可能に設けられたロータ軸（タービン軸）の一端部に連結してある。そして、タービンハウジング内におけるタービンインペラの入口側（上流側）には、複数枚の可変ノズルが周方向に等間隔に配設されており、複数枚の可変ノズルは、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を可変するものであって、各可変ノズルは、タービンインペラの軸心と平行な軸心周りに回転可能である。
【０００４】
タービンハウジングの適宜位置には、エンジンからの排気ガスを取入れるガス取入口が形成されている。また、タービンハウジングの内部には、タービンスクロール流路が複数枚の可変ノズル及びタービンインペラを囲むように形成されており、タービンスクロール流路は、ガス取入口に連通してある。更に、タービンハウジングにおけるタービンインペラの出口側（下流側）には、排気ガスを排出するガス排出口が形成されている。
【０００５】
従って、ガス取入口から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路を経由してタービンインペラの入口側から出口側へ流通させる。これにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸を回転させることができる。
【０００６】
ここで、排気ガスの流量が少ない場合（換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合）には、複数枚の可変ノズルを絞る方向へ同期して回転させることにより、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラの仕事量を十分に確保する。一方、排気ガスの流量が多い場合（換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合）には、複数枚の可変ノズルを開く方向へ同期して回転させることにより、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を大きくして、タービンインペラ側に多くの排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、可変容量型のタービンによって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３１９３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、タービンの稼働中に、可変ノズルの後流（ウェイク）による励振力がタービンブレードの先端縁付近（先端縁を含む）に作用して、大きな振れが発生することが知られている。一方、近年、タービンの性能向上の要請に応じて、タービンインペラの回転数（回転速度）が増加の傾向にあり、タービンインペラの回転数が高くなると、タービンブレードの先端縁付近の振れが大きくなる。そのため、タービンブレードの先端縁付近の振れを低減して、高いレベルでのタービンの耐久性の向上を図ることが望まれている（第１の課題）。
【０００９】
また、タービンの正常な動作を確保するためには、タービン稼働中におけるタービンブレードの変形量等を加味して、タービンブレードの先端縁とタービンハウジングのシュラウド壁面との間のクリアランスを大きめに設定する必要がある。一方、タービンブレードの先端縁とタービンハウジングのシュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されると、タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れる所謂クリアランスフローが増大して、タービンインペラ内のエネルギー損失（換言すれば、隣接するタービンブレード間のエネルギー損失）が大きくなって、タービン効率の低下を招くという問題がある（第２の課題）。
【００１０】
なお、前述の第２の課題は、複数枚の可変ノズルを備えた可変容量型のタービンに限らず、複数枚の可変ノズルを備えていないタービンにおいても同様に生じるものである。
【００１１】
そこで、本発明は、第１の課題及び第２の課題を解決することができる、新規なタービン等を提供することを第１の目的とし、第２の課題を解決することができる、新規なタービン等を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の特徴は、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、タービンハウジングと、前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁（外縁）が前記タービンハウジングのシュラウド壁面（内壁面）に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、前記タービンハウジング内における前記タービンインペラの入口側（上流側）に周方向に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回転可能であって、前記タービンインペラ側に供給されるガスの流路面積を可変する複数枚の可変ノズルと、を具備し、前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル及び前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側（下流側）にガスを排出するガス排出口が形成され、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部（ガイド面）が形成されていることを要旨とする。
【００１３】
なお、「タービンハウジングのシュラウド壁面」とは、例えば可変ノズルユニットのシュラウドリング等、前記タービンハウジングの一部に相当する部材の内壁面を含む意である。
【００１４】
第１の特徴によると、前記ガス取入口から取入れたガスを前記タービンスクロール流路を経由して前記タービンインペラの入口側から出口側へ流通させる。これにより、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させることができる。
【００１５】
ここで、ガスの流量が少ない場合には、複数枚の前記可変ノズルを絞る方向へ同期して回転させることにより、前記タービンインペラ側に供給されるガスの流路面積を小さくして、ガスの流速を高くして、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保する。一方、ガスの流量が多い場合には、複数枚の前記可変ノズルを開く方向へ同期して回転させることにより、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を大きくして、ガスの供給量を増やす。これにより、ガスの流量の多少に関係なく、タービンによって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
【００１６】
前述の作用の他に、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状の前記ガイド部が形成されているため、前記タービンインペラ側に流入したガスを前記タービンホイールの背面側に一旦寄せることができる。これにより、前記タービンインペラの回転数を高くしても、前記可変ノズルの後流（ウェイク）による励振力が前記タービンブレードの先端縁付近（先端縁を含む）に作用することを十分に抑制できる。また、前記タービンの稼働中における前記タービンブレードの変形量等を加味して、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、前記タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できる。
【００１７】
本発明の第２の特徴は、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、タービンハウジングと、前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁（外縁）が前記タービンハウジングのシュラウド壁面（内壁面）に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、を具備し、前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側（下流側）にガスを排出するガス排出口が形成され、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部が形成されていることを要旨とする。
【００１８】
第２の特徴によると、前記ガス取入口から取入れたガスを前記タービンスクロール流路を経由して前記タービンインペラの入口側から出口側へ流通させる。これにより、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させることができる。
【００１９】
前述の作用の他に、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状の前記ガイド部が形成されているため、前記タービンインペラ側に流入したガスを前記タービンホイールの背面側に一旦寄せることができる。これにより、前記タービンの稼働中における前記タービンブレードの変形量等を加味して、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、前記タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できる。
【００２０】
本発明の第３の特徴は、エンジンから排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する過給機において、
第１の特徴又は第２の特徴からなるタービンを具備したことを要旨とする。
【００２１】
第３の特徴によると、第１の特徴又は第２の特徴による作用と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の特徴又は第３の特徴によれば、前記タービンインペラの回転数を高くしても、前記可変ノズルの後流（ウェイク）による励振力が前記タービンブレードの先端縁付近（先端縁を含む）に作用することを十分に抑制できるため、前記タービンブレードの先端縁付近の振れを低減して、高いレベルで前記タービンの耐久性の向上を図ることができる。
【００２３】
また、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、クリアランスフローの増大を十分に抑制できるため、前記タービンインペラ内のエネルギー損失（換言すれば、隣接する前記タービンブレード間のエネルギー損失）を小さくして、タービン効率を高めることができる。
【００２４】
本発明の第２の特徴は、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、クリアランスフローの増大を十分に抑制できるため、前記タービンインペラ内のエネルギー損失を小さくして、タービン効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図２における矢視部Ｉの拡大断面図であって、本発明の実施形態に係る可変容量型のタービンの要部を示している。
【図２】図３における矢視部ＩＩの拡大断面図であって、本発明の実施形態に係る可変容量型のタービンを示している。
【図３】本発明の実施形態に係る可変容量型過給機を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る別態様の可変容量型のタービンの要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向を指し、「ＦＲ」は、後方向を指してある。
【００２７】
図３に示すように、本発明の実施形態に係る車両用の可変容量型の過給機１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）するものである。そして、可変容量型の過給機１の具体的な構成等は、以下のようになる。
【００２８】
可変容量型過給機１は、ベアリングハウジング３を具備しており、ベアリングハウジング３内には、ラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられている。また、複数のベアリング５，７には、前後方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。
【００２９】
ベアリングハウジング３の後側には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサ１１が配設されており、コンプレッサ１１の具体的な構成は、次のようになる。
【００３０】
ベアリングハウジング３の後側には、コンプレッサハウジング１３が設けられており、コンプレッサハウジング１３内には、コンプレッサインペラ１５が回転可能に設けられている。そして、コンプレッサインペラ１５の構成要素について説明すると、コンプレッサハウジング１３内には、コンプレッサホイール１７が設けられており、コンプレッサホイール１７は、ロータ軸９の後端部に固定ナット１９を介して一体的に連結してあって、コンプレッサインペラ１５の軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能である。また、コンプレッサホイール１７の外周面は、コンプレッサインペラ１５の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、コンプレッサホイール１７の外周面には、複数枚のコンプレッサブレード２１が周方向に間隔を置いて設けられている。
【００３１】
コンプレッサハウジング１３におけるコンプレッサインペラ１５の入口側（コンプレッサハウジング１３の前側）には、空気を取入れる空気取入口２３が形成されており、空気取入口２３は、接続管（図示省略）を介してエアクリーナー（図示省略）に接続可能である。また、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１３との間におけるコンプレッサインペラ１５の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路２５が形成されており、ディフューザ流路２５は、空気取入口２３に連通してある。更に、コンプレッサハウジング１３の内部には、コンプレッサスクロール流路２７がコンプレッサインペラ１５を囲むように形成されており、コンプレッサスクロール流路２７は、ディフューザ流路２５に連通してある。そして、コンプレッサハウジング１３の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口２９が形成されており、空気排出口２９は、コンプレッサスクロール流路２７に連通してあって、エンジンの給気マニホールド（図示省略）に接続可能である。
【００３２】
ベアリングハウジング３の前側には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させる可変容量型のタービン３１が配設されており、可変容量型のタービン３１の具体的な構成は、次のようになる。
【００３３】
図２に示すように、ベアリングハウジング３の前側には、タービンハウジング３３が設けられており、タービンハウジング３３内には、タービンインペラ３５が回転可能に設けられている。そして、タービンインペラ３５の構成要素について説明すると、タービンハウジング３３内には、タービンホイール３７が設けられており、タービンホイール３７は、ロータ軸９の前端部に一体的に連結してあって、タービンインペラ３５の軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能である。また、タービンホイール３７の外周面は、タービンインペラ３５の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、タービンホイール３７の外周面には、複数枚のタービンブレード３９が周方向に間隔を置いて設けられており、各タービンブレード３９の先端縁（外縁）は、タービンハウジング３３のシュラウド壁面（具体的に、後述のシュラウドリングのシュラウド壁面）に沿うように延びている。
【００３４】
タービンハウジング３３内には、可変ノズルユニット４１がタービンインペラ３５を囲むように配設されている。より具体的には、タービンハウジング３３内におけるタービンインペラ３５の径方向外側（入口側）には、ノズルリング４３が取付リング４５を介して設けられており、ノズルリング４３には、シュラウドリング４７が複数（１つのみ図示）の連結ピン４９を介して一体的かつ前後に離隔して設けられており、ノズルリング４３及びシュラウドリング４７は、タービンハウジング３３の一部に相当するものとして捉えることができる。また、ノズルリング４３とシュラウドリング４７との間、換言すれば、タービンハウジング３３内におけるタービンインペラ３５の入口側には、複数枚の可変ノズル５１が周方向に間隔を置いて配設されており、複数枚の可変ノズル５１は、タービンインペラ３５側に供給される排気ガスの流路面積を可変するものであって、各可変ノズル５１は、タービンインペラ３５の軸心Ｃに平行な軸心周りに回転可能（揺動可能）である。ここで、複数枚の可変ノズル５１のノズル軸５３は、特開２００９−２４３４３１号公報又は特開２００９−２４３３００号公報に示すような同期機構５５によって連動連結してある。
【００３５】
なお、ベアリングハウジング３の前側下部には、伝動軸５７が揺動可能（回動可能）に設けられており、伝動軸５７の後端部は、複数枚の可変ノズル５１を同期して揺動させるシリンダ等のアクチュエータ（図示省略）に接続レバー５９を介して接続（連動連結）しあって、伝動軸５７の前端部は、同期機構５５に接続してある。
【００３６】
タービンハウジング３３の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口６１が形成されており、ガス取入口６１は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング３３の内部には、タービンスクロール流路６３が複数枚の可変ノズル５１及びタービンインペラ３５を囲むように形成されており、タービンスクロール流路６３は、ガス取入口６１に連通してある。更に、タービンハウジング３３におけるタービンインペラ３５の出口側（タービンハウジング３３の前側）には、排気ガスを排出するガス排出口６５が形成されており、ガス排出口６５は、タービンスクロール流路６３に連通してあって、接続管（図示省略）を介して排気ガス浄化装置（図示省略）に接続可能である。
【００３７】
続いて、本発明の実施形態に係る可変容量型のタービン３１の特徴部分について説明する。
【００３８】
図１に示すように、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側（上流側）には、径方向に対してタービンホイール３７の背面３７ｆ側に向かって傾斜した環状のガイド部（ガイド面）６７がシュラウドリング４７と同心状（換言すれば、タービンインペラ３５と同心状）に形成されており、ガイド部６７の断面は、直線状又は曲線状を呈している。また、各可変ノズル５１の下流側コーナ部には、シュラウドリング４７のガイド部６７に対応する形状の切欠６９が形成されている。なお、図１中の可変ノズル５１は最も開いた状態にあり、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにガイド部６７が形成されても、可変ノズル５１の回転動作は十分に確保されている。
【００３９】
また、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにガイド部６７が形成される代わりに、図４に示すように、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側でかつ可変ノズル５１の出口側に、径方向に対してタービンホイールの背面側に向かって傾斜したガイド部７１が形成されるようにしても構わない。なお、この場合には、各可変ノズル５１の一部（下流側コーナ部）に切欠を形成する必要はない。
【００４０】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４１】
(i) 実施形態の通常の作用
ガス取入口６１から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路６３を経由してタービンインペラ３５の入口側から出口側（排気ガスの流れ方向から見て上流側から下流側）へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１５をタービンインペラ３５と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口２３から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路２５及びコンプレッサスクロール流路２７を経由して空気排出口２９から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給することができる。
【００４２】
ここで、排気ガスの流量が少ない場合（換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合）には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル５１を絞る方向（閉じる方向）へ同期して回転させることにより、タービンインペラ３５側に供給される排気ガスの流路面積（可変ノズル５１のスロート面積）を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ３５の仕事量を十分に確保する。一方、排気ガスの流量が多い場合（換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合）には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル５１を開く方向へ同期して回転させることにより、可変ノズル５１のスロート面積を大きくして、タービンインペラ３５側に多くの排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ３５によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
【００４３】
(ii) 実施形態の特有の作用
シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側に、径方向に対してタービンホイール３７の背面側に向かって傾斜した環状のガイド部６７（又は７１）が形成されているため、図１及び図４の白抜き矢印に示すように、タービンインペラ３５側に流入した排気ガスをタービンホイール３７の背面側に一旦寄せることができる。これにより、タービンインペラ３５の回転数を高くしても、可変ノズル５１の後流（ウェイク）による励振力がタービンブレード３９の先端縁３９ｔ付近（先端縁３９ｔを含む）に作用することを十分に抑制できる。また、可変容量型のタービン３１の稼働中におけるタービンブレード３９の変形量等を加味して、タービンブレード３９の先端縁３９ｔとシュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓとの間のクリアランスが大きめに設定されても、タービンブレード３９の正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できる。
【００４４】
(iii) 実施形態の効果
従って、本発明の実施形態によれば、タービンインペラ３５の回転数を高くしても、可変ノズル５１の後流による励振力がタービンブレード３９の先端縁３９ｔ付近に作用することを十分に抑制できるため、タービンブレード３９の先端縁付近の振れを低減して、高いレベルで可変容量型のタービン３１の耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
また、タービンブレード３９の先端縁３９ｔとシュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓとの間のクリアランスが大きめに設定されても、タービンブレード３９の正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できるため、タービンインペラ３５内のエネルギー損失（換言すれば、隣接するタービンブレード３９間のエネルギー損失）を小さくして、タービン効率を高めることができる。
【００４６】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、可変容量型のタービン３１に適用した技術的思想を、可変ノズルユニット４１を具備していないタービンに適用する等、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【００４７】
１ 車両用の可変容量型の過給機
３ ベアリングハウジング
５ ラジアルベアリング
７ スラストベアリング
９ ロータ軸
１１ コンプレッサ
１３ コンプレッサハウジング
１５ コンプレッサインペラ
１７ コンプレッサホイール
２１ コンプレッサブレード
３１ 可変容量型のタービン
３３ タービンハウジング
３５ タービンインペラ
３７ タービンホイール
３９ タービンブレード
３９ｔ タービンブレードの先端縁
４１ 可変ノズルユニット
４３ ノズルリング
４５ 取付リング
４７ シュラウドリング（タービンハウジングの一部に相当）
４７ｓ シュラウドリングのシュラウド壁面
５１ 可変ノズル
５３ ノズル軸
６１ ガス取入口
６３ タービンスクロール流路
６５ ガス排出口
６７ ガイド部
６９ 切欠
７１ ガイド部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス等のガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービン等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両用の可変容量型の過給機に用いられる可変容量型のタービンについて種々の開発が行われており、可変容量型のタービンの先行技術として特許文献１及び特許文献２に示すもの（本願の出願人が先に開示したもの）がある。そして、先行技術に係る可変容量型のタービンの構成等について説明すると、次のようになる。
【０００３】
先行技術に係る可変容量型のタービンは、タービンハウジングを具備しており、タービンハウジングは、可変容量型の過給機におけるベアリングハウジングに設けられている。また、タービンハウジング内には、タービンインペラが回転可能に設けられており、タービンインペラは、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及びタービンホイールの外周面に周方向に間隔を置いて設けられかつ先端縁（外縁）がタービンハウジングのシュラウド壁面（内壁面）に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えている。ここで、タービンホイールは、ベアリングハウジングにベアリングを介して回転可能に設けられたロータ軸（タービン軸）の一端部に連結してある。そして、タービンハウジング内におけるタービンインペラの入口側（上流側）には、複数枚の可変ノズルが周方向に等間隔に配設されており、複数枚の可変ノズルは、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を可変するものであって、各可変ノズルは、タービンインペラの軸心と平行な軸心周りに回転可能である。
【０００４】
タービンハウジングの適宜位置には、エンジンからの排気ガスを取入れるガス取入口が形成されている。また、タービンハウジングの内部には、タービンスクロール流路が複数枚の可変ノズル及びタービンインペラを囲むように形成されており、タービンスクロール流路は、ガス取入口に連通してある。更に、タービンハウジングにおけるタービンインペラの出口側（下流側）には、排気ガスを排出するガス排出口が形成されている。
【０００５】
従って、ガス取入口から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路を経由してタービンインペラの入口側から出口側へ流通させる。これにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸を回転させることができる。
【０００６】
ここで、排気ガスの流量が少ない場合（換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合）には、複数枚の可変ノズルを絞る方向へ同期して回転させることにより、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラの仕事量を十分に確保する。一方、排気ガスの流量が多い場合（換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合）には、複数枚の可変ノズルを開く方向へ同期して回転させることにより、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を大きくして、タービンインペラ側に多くの排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、可変容量型のタービンによって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３１９３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、タービンの稼働中に、可変ノズルの後流（ウェイク）による励振力がタービンブレードの先端縁付近（先端縁を含む）に作用して、大きな振れが発生することが知られている。一方、近年、タービンの性能向上の要請に応じて、タービンインペラの回転数（回転速度）が増加の傾向にあり、タービンインペラの回転数が高くなると、タービンブレードの先端縁付近の振れが大きくなる。そのため、タービンブレードの先端縁付近の振れを低減して、高いレベルでのタービンの耐久性の向上を図ることが望まれている（第１の課題）。
【０００９】
また、タービンの正常な動作を確保するためには、タービン稼働中におけるタービンブレードの変形量等を加味して、タービンブレードの先端縁とタービンハウジングのシュラウド壁面との間のクリアランスを大きめに設定する必要がある。一方、タービンブレードの先端縁とタービンハウジングのシュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されると、タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れる所謂クリアランスフローが増大して、タービンインペラ内のエネルギー損失（換言すれば、隣接するタービンブレード間のエネルギー損失）が大きくなって、タービン効率の低下を招くという問題がある（第２の課題）。
【００１０】
なお、前述の第２の課題は、複数枚の可変ノズルを備えた可変容量型のタービンに限らず、複数枚の可変ノズルを備えていないタービンにおいても同様に生じるものである。
【００１１】
そこで、本発明は、第１の課題及び第２の課題を解決することができる、新規なタービン等を提供することを第１の目的とし、第２の課題を解決することができる、新規なタービン等を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の特徴は、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、タービンハウジングと、前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁（外縁）が前記タービンハウジングのシュラウド壁面（内壁面）に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、前記タービンハウジング内における前記タービンインペラの入口側（上流側）に周方向に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回転可能であって、前記タービンインペラ側に供給されるガスの流路面積を可変する複数枚の可変ノズルと、を具備し、前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル及び前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側（下流側）にガスを排出するガス排出口が形成され、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部（ガイド面）が形成されていることを要旨とする。
【００１３】
なお、「タービンハウジングのシュラウド壁面」とは、例えば可変ノズルユニットのシュラウドリング等、前記タービンハウジングの一部に相当する部材の内壁面を含む意である。
【００１４】
第１の特徴によると、前記ガス取入口から取入れたガスを前記タービンスクロール流路を経由して前記タービンインペラの入口側から出口側へ流通させる。これにより、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させることができる。
【００１５】
ここで、ガスの流量が少ない場合には、複数枚の前記可変ノズルを絞る方向へ同期して回転させることにより、前記タービンインペラ側に供給されるガスの流路面積を小さくして、ガスの流速を高くして、前記タービンインペラの仕事量を十分に確保する。一方、ガスの流量が多い場合には、複数枚の前記可変ノズルを開く方向へ同期して回転させることにより、タービンインペラ側に供給される排気ガスの流路面積を大きくして、ガスの供給量を増やす。これにより、ガスの流量の多少に関係なく、タービンによって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
【００１６】
前述の作用の他に、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状の前記ガイド部が形成されているため、前記タービンインペラ側に流入したガスを前記タービンホイールの背面側に一旦寄せることができる。これにより、前記タービンインペラの回転数を高くしても、前記可変ノズルの後流（ウェイク）による励振力が前記タービンブレードの先端縁付近（先端縁を含む）に作用することを十分に抑制できる。また、前記タービンの稼働中における前記タービンブレードの変形量等を加味して、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、前記タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できる。
【００１７】
本発明の第２の特徴は、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、タービンハウジングと、前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁（外縁）が前記タービンハウジングのシュラウド壁面（内壁面）に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、を具備し、前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側（下流側）にガスを排出するガス排出口が形成され、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部が形成されていることを要旨とする。
【００１８】
第２の特徴によると、前記ガス取入口から取入れたガスを前記タービンスクロール流路を経由して前記タービンインペラの入口側から出口側へ流通させる。これにより、ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させることができる。
【００１９】
前述の作用の他に、前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状の前記ガイド部が形成されているため、前記タービンインペラ側に流入したガスを前記タービンホイールの背面側に一旦寄せることができる。これにより、前記タービンの稼働中における前記タービンブレードの変形量等を加味して、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、前記タービンブレードの正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できる。
【００２０】
本発明の第３の特徴は、エンジンから排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する過給機において、
第１の特徴又は第２の特徴からなるタービンを具備したことを要旨とする。
【００２１】
第３の特徴によると、第１の特徴又は第２の特徴による作用と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の特徴又は第３の特徴によれば、前記タービンインペラの回転数を高くしても、前記可変ノズルの後流（ウェイク）による励振力が前記タービンブレードの先端縁付近（先端縁を含む）に作用することを十分に抑制できるため、前記タービンブレードの先端縁付近の振れを低減して、高いレベルで前記タービンの耐久性の向上を図ることができる。
【００２３】
また、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、クリアランスフローの増大を十分に抑制できるため、前記タービンインペラ内のエネルギー損失（換言すれば、隣接する前記タービンブレード間のエネルギー損失）を小さくして、タービン効率を高めることができる。
【００２４】
本発明の第２の特徴は、前記タービンブレードの先端縁と前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面との間のクリアランスが大きめに設定されても、クリアランスフローの増大を十分に抑制できるため、前記タービンインペラ内のエネルギー損失を小さくして、タービン効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図２における矢視部Ｉの拡大断面図であって、本発明の実施形態に係る可変容量型のタービンの要部を示している。
【図２】図３における矢視部ＩＩの拡大断面図であって、本発明の実施形態に係る可変容量型のタービンを示している。
【図３】本発明の実施形態に係る可変容量型過給機を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る別態様の可変容量型のタービンの要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。
なお、図面中、「ＦＦ」は、前方向を指し、「ＦＲ」は、後方向を指してある。
【００２７】
図３に示すように、本発明の実施形態に係る車両用の可変容量型の過給機１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）するものである。そして、可変容量型の過給機１の具体的な構成等は、以下のようになる。
【００２８】
可変容量型過給機１は、ベアリングハウジング３を具備しており、ベアリングハウジング３内には、ラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられている。また、複数のベアリング５，７には、前後方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。
【００２９】
ベアリングハウジング３の後側には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサ１１が配設されており、コンプレッサ１１の具体的な構成は、次のようになる。
【００３０】
ベアリングハウジング３の後側には、コンプレッサハウジング１３が設けられており、コンプレッサハウジング１３内には、コンプレッサインペラ１５が回転可能に設けられている。そして、コンプレッサインペラ１５の構成要素について説明すると、コンプレッサハウジング１３内には、コンプレッサホイール１７が設けられており、コンプレッサホイール１７は、ロータ軸９の後端部に固定ナット１９を介して一体的に連結してあって、コンプレッサインペラ１５の軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能である。また、コンプレッサホイール１７の外周面は、コンプレッサインペラ１５の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、コンプレッサホイール１７の外周面には、複数枚のコンプレッサブレード２１が周方向に間隔を置いて設けられている。
【００３１】
コンプレッサハウジング１３におけるコンプレッサインペラ１５の入口側（コンプレッサハウジング１３の前側）には、空気を取入れる空気取入口２３が形成されており、空気取入口２３は、接続管（図示省略）を介してエアクリーナー（図示省略）に接続可能である。また、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１３との間におけるコンプレッサインペラ１５の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路２５が形成されており、ディフューザ流路２５は、空気取入口２３に連通してある。更に、コンプレッサハウジング１３の内部には、コンプレッサスクロール流路２７がコンプレッサインペラ１５を囲むように形成されており、コンプレッサスクロール流路２７は、ディフューザ流路２５に連通してある。そして、コンプレッサハウジング１３の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口２９が形成されており、空気排出口２９は、コンプレッサスクロール流路２７に連通してあって、エンジンの給気マニホールド（図示省略）に接続可能である。
【００３２】
ベアリングハウジング３の前側には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させる可変容量型のタービン３１が配設されており、可変容量型のタービン３１の具体的な構成は、次のようになる。
【００３３】
図２に示すように、ベアリングハウジング３の前側には、タービンハウジング３３が設けられており、タービンハウジング３３内には、タービンインペラ３５が回転可能に設けられている。そして、タービンインペラ３５の構成要素について説明すると、タービンハウジング３３内には、タービンホイール３７が設けられており、タービンホイール３７は、ロータ軸９の前端部に一体的に連結してあって、タービンインペラ３５の軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能である。また、タービンホイール３７の外周面は、タービンインペラ３５の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、タービンホイール３７の外周面には、複数枚のタービンブレード３９が周方向に間隔を置いて設けられており、各タービンブレード３９の先端縁（外縁）は、タービンハウジング３３のシュラウド壁面（具体的に、後述のシュラウドリングのシュラウド壁面）に沿うように延びている。
【００３４】
タービンハウジング３３内には、可変ノズルユニット４１がタービンインペラ３５を囲むように配設されている。より具体的には、タービンハウジング３３内におけるタービンインペラ３５の径方向外側（入口側）には、ノズルリング４３が取付リング４５を介して設けられており、ノズルリング４３には、シュラウドリング４７が複数（１つのみ図示）の連結ピン４９を介して一体的かつ前後に離隔して設けられており、ノズルリング４３及びシュラウドリング４７は、タービンハウジング３３の一部に相当するものとして捉えることができる。また、ノズルリング４３とシュラウドリング４７との間、換言すれば、タービンハウジング３３内におけるタービンインペラ３５の入口側には、複数枚の可変ノズル５１が周方向に間隔を置いて配設されており、複数枚の可変ノズル５１は、タービンインペラ３５側に供給される排気ガスの流路面積を可変するものであって、各可変ノズル５１は、タービンインペラ３５の軸心Ｃに平行な軸心周りに回転可能（揺動可能）である。ここで、複数枚の可変ノズル５１のノズル軸５３は、特開２００９−２４３４３１号公報又は特開２００９−２４３３００号公報に示すような同期機構５５によって連動連結してある。
【００３５】
なお、ベアリングハウジング３の前側下部には、伝動軸５７が揺動可能（回動可能）に設けられており、伝動軸５７の後端部は、複数枚の可変ノズル５１を同期して揺動させるシリンダ等のアクチュエータ（図示省略）に接続レバー５９を介して接続（連動連結）しあって、伝動軸５７の前端部は、同期機構５５に接続してある。
【００３６】
タービンハウジング３３の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口６１が形成されており、ガス取入口６１は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング３３の内部には、タービンスクロール流路６３が複数枚の可変ノズル５１及びタービンインペラ３５を囲むように形成されており、タービンスクロール流路６３は、ガス取入口６１に連通してある。更に、タービンハウジング３３におけるタービンインペラ３５の出口側（タービンハウジング３３の前側）には、排気ガスを排出するガス排出口６５が形成されており、ガス排出口６５は、タービンスクロール流路６３に連通してあって、接続管（図示省略）を介して排気ガス浄化装置（図示省略）に接続可能である。
【００３７】
続いて、本発明の実施形態に係る可変容量型のタービン３１の特徴部分について説明する。
【００３８】
図１に示すように、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側（上流側）には、径方向に対してタービンホイール３７の背面３７ｆ側に向かって傾斜した環状のガイド部（ガイド面）６７がシュラウドリング４７と同心状（換言すれば、タービンインペラ３５と同心状）に形成されており、ガイド部６７の断面は、直線状又は曲線状を呈している。また、各可変ノズル５１の下流側コーナ部には、シュラウドリング４７のガイド部６７に対応する形状の切欠６９が形成されている。なお、図１中の可変ノズル５１は最も開いた状態にあり、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにガイド部６７が形成されても、可変ノズル５１の回転動作は十分に確保されている。
【００３９】
また、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにガイド部６７が形成される代わりに、図４に示すように、シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側でかつ可変ノズル５１の出口側に、径方向に対してタービンホイールの背面側に向かって傾斜したガイド部７１が形成されるようにしても構わない。なお、この場合には、各可変ノズル５１の一部（下流側コーナ部）に切欠を形成する必要はない。
【００４０】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００４１】
(i) 実施形態の通常の作用
ガス取入口６１から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路６３を経由してタービンインペラ３５の入口側から出口側（排気ガスの流れ方向から見て上流側から下流側）へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１５をタービンインペラ３５と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口２３から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路２５及びコンプレッサスクロール流路２７を経由して空気排出口２９から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給することができる。
【００４２】
ここで、排気ガスの流量が少ない場合（換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合）には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル５１を絞る方向（閉じる方向）へ同期して回転させることにより、タービンインペラ３５側に供給される排気ガスの流路面積（可変ノズル５１のスロート面積）を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ３５の仕事量を十分に確保する。一方、排気ガスの流量が多い場合（換言すれば、エンジン回転数が高速域にある場合）には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル５１を開く方向へ同期して回転させることにより、可変ノズル５１のスロート面積を大きくして、タービンインペラ３５側に多くの排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ３５によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる。
【００４３】
(ii) 実施形態の特有の作用
シュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓにおけるタービンインペラ３５の入口側に、径方向に対してタービンホイール３７の背面側に向かって傾斜した環状のガイド部６７（又は７１）が形成されているため、図１及び図４の白抜き矢印に示すように、タービンインペラ３５側に流入した排気ガスをタービンホイール３７の背面側に一旦寄せることができる。これにより、タービンインペラ３５の回転数を高くしても、可変ノズル５１の後流（ウェイク）による励振力がタービンブレード３９の先端縁３９ｔ付近（先端縁３９ｔを含む）に作用することを十分に抑制できる。また、可変容量型のタービン３１の稼働中におけるタービンブレード３９の変形量等を加味して、タービンブレード３９の先端縁３９ｔとシュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓとの間のクリアランスが大きめに設定されても、タービンブレード３９の正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できる。
【００４４】
(iii) 実施形態の効果
従って、本発明の実施形態によれば、タービンインペラ３５の回転数を高くしても、可変ノズル５１の後流による励振力がタービンブレード３９の先端縁３９ｔ付近に作用することを十分に抑制できるため、タービンブレード３９の先端縁付近の振れを低減して、高いレベルで可変容量型のタービン３１の耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
また、タービンブレード３９の先端縁３９ｔとシュラウドリング４７のシュラウド壁面４７ｓとの間のクリアランスが大きめに設定されても、タービンブレード３９の正圧面側から負圧面側に相対的に流れるクリアランスフローの増大を十分に抑制できるため、タービンインペラ３５内のエネルギー損失（換言すれば、隣接するタービンブレード３９間のエネルギー損失）を小さくして、タービン効率を高めることができる。
【００４６】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、可変容量型のタービン３１に適用した技術的思想を、可変ノズルユニット４１を具備していないタービンに適用する等、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【００４７】
１ 車両用の可変容量型の過給機
３ ベアリングハウジング
５ ラジアルベアリング
７ スラストベアリング
９ ロータ軸
１１ コンプレッサ
１３ コンプレッサハウジング
１５ コンプレッサインペラ
１７ コンプレッサホイール
２１ コンプレッサブレード
３１ 可変容量型のタービン
３３ タービンハウジング
３５ タービンインペラ
３７ タービンホイール
３９ タービンブレード
３９ｔ タービンブレードの先端縁
４１ 可変ノズルユニット
４３ ノズルリング
４５ 取付リング
４７ シュラウドリング（タービンハウジングの一部に相当）
４７ｓ シュラウドリングのシュラウド壁面
５１ 可変ノズル
５３ ノズル軸
６１ ガス取入口
６３ タービンスクロール流路
６５ ガス排出口
６７ ガイド部
６９ 切欠
７１ ガイド部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、
タービンハウジングと、
前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁が前記タービンハウジングのシュラウド壁面に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、
前記タービンハウジング内における前記タービンインペラの入口側に周方向に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回転可能であって、前記タービンインペラ側に供給されるガスの流路面積を可変する複数枚の可変ノズルと、を具備し、
前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル及び前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側にガスを排出するガス排出口が形成され、
前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部が形成されていることを特徴とするタービン。
【請求項２】
各可変ノズルの一部に前記タービンハウジングの前記ガイド部に対応する形状の切欠が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、
タービンハウジングと、
前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁が前記タービンハウジングのシュラウド壁面に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、を具備し、
前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側にガスを排出するガス排出口が形成され、
前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部が形成されていることを特徴とするタービン。
【請求項４】
エンジンから排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する過給機において、
請求項１から請求項３のうちのいずれかに記載のタービンを具備したことを特徴とする過給機。
【請求項１】
ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、
タービンハウジングと、
前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁が前記タービンハウジングのシュラウド壁面に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、
前記タービンハウジング内における前記タービンインペラの入口側に周方向に間隔を置いて配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心周りに回転可能であって、前記タービンインペラ側に供給されるガスの流路面積を可変する複数枚の可変ノズルと、を具備し、
前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル及び前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側にガスを排出するガス排出口が形成され、
前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部が形成されていることを特徴とするタービン。
【請求項２】
各可変ノズルの一部に前記タービンハウジングの前記ガイド部に対応する形状の切欠が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させるタービンにおいて、
タービンハウジングと、
前記タービンハウジング内に回転可能に設けられ、軸心周りに回転可能でかつ外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたタービンホイール、及び前記タービンホイールの外周面に間隔を置いて設けられかつ先端縁が前記タービンハウジングのシュラウド壁面に沿うように延びた複数枚のタービンブレードを備えたタービンインペラと、を具備し、
前記タービンハウジングにガスを取入れるガス取入口が形成され、前記タービンハウジングの内部に前記ガス取入口に連通した環状のタービンスクロール流路が前記タービンインペラを囲むように形成され、前記タービンハウジングにおける前記タービンインペラの出口側にガスを排出するガス排出口が形成され、
前記タービンハウジングの前記シュラウド壁面における前記タービンインペラの入口側に、径方向に対して前記タービンホイールの背面側に向かって傾斜した環状のガイド部が形成されていることを特徴とするタービン。
【請求項４】
エンジンから排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する過給機において、
請求項１から請求項３のうちのいずれかに記載のタービンを具備したことを特徴とする過給機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１４０（Ｐ２０１２−２１４０Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８１８３（Ｐ２０１０−１３８１８３）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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