可変容量型タービン及び可変容量型ターボチャージャ
【課題】 簡単な追加加工又は簡単な設計変更を行うだけで、タービンインペラ３３の特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラ３３の共振を回避すること。
【解決手段】各タービンブレード３７の外縁の一部に切欠き６１が形成され、各切欠き６１の先端の指向方向は、タービンインペラ３３の軸心に対して垂直になっている。 また、各タービンブレード３７の外縁に凹部６３が形成され、各凹部６３は、タービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さが下流側に向かって漸減する漸減領域６３ａ、及び漸減領域６３ａの下流側に隣接されかつタービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域６３ｂを有している。
【解決手段】各タービンブレード３７の外縁の一部に切欠き６１が形成され、各切欠き６１の先端の指向方向は、タービンインペラ３３の軸心に対して垂直になっている。 また、各タービンブレード３７の外縁に凹部６３が形成され、各凹部６３は、タービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さが下流側に向かって漸減する漸減領域６３ａ、及び漸減領域６３ａの下流側に隣接されかつタービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域６３ｂを有している。
【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可変容量型タービン等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば可変容量型ターボチャージャに用いられる可変容量型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に示すものがある。そして、先行技術に係る可変容量型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タービンは、タービンハウジングを具備しており、このタービンハウジングは、可変容量型ターボチャージャ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、このタービンインペラは、可変容量型ターボチャージャにおけるロータ軸（タービン軸）に一体的に連結してあって軸心（タービンインペラの軸心（換言すれば、ロータ軸の軸心））周りに回転可能なタービンホイール、及びこのタービンホイールの外周面に周方向に等間隔に設けられた複数枚のタービンブレードを備えている。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、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動可能である。
【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って、排気ガスを取入可能である。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、タービンスクロール流路に取入れた排気ガスをタービンインペラの入口側から出口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動させることにより、タービンインペラ側へ供給される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、可変ノズルのスロート面積を大きくして、タービンインペラ側へ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、可変容量型タービンの性能を高めることができる。
【０００７】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１及び特許文献２の他に、特許文献３に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３１９３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９５１号公報
【特許文献３】特開平５−１４９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述のように、複数枚の可変ノズルによって可変容量型タービンの性能を高めることができるものの、可変ノズルのウェイク（伴流）による励振周波数（タービンブレードの励振周波数）とタービンインペラの固有振動数が一致すると、タービンインペラが共振することになる。エンジン上ではタービン回転数の上昇に伴ってタービン圧力比も上昇し、励振力も高くなる。そして、タービンインペラが特定の高速回転数域になったときに、可変ノズルのウェイクによる励振周波数とタービンインペラの固有振動数が一致すると、タービンブレードに共振による過大な振動応力が発生して、タービンインペラの疲労の蓄積が進む。そのため、可変ノズルの枚数の変更により励振周波数を調整したり、タービンブレードの肉厚分布の変更によりタービンインペラの固有振動数を調整したりすることにより、タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラの共振を回避する必要がある。
【００１０】
また、エンジンの仕様によってコンプレッサの容量、即ち、コンプレッサインペラの仕様が変化するが、コンプレッサインペラの仕様が変化しても、所定の条件の範囲ではタービンインペラの仕様を変更しない場合がある。この場合に、エンジン上での作動回転数が変化するので、場合によってはタービンインペラの固有振動数を調整して共振の頻度を下げる必要がある。
【００１１】
しかしながら、可変ノズルの枚数の変更又はタービンブレードの肉厚分布の変更は、可変容量型タービンの大幅な設計変更を伴うことになり、可変容量型タービンを最終的に仕上げるまでに多大な労力及びコストを費やすことになる。つまり、可変容量型タービンの疲労寿命の低下を抑えつつ、可変容量型タービンを最終的に仕上げるまで労力及びコストを低減することは容易でないという問題がある。
【００１２】
なお、特許文献３に示すように、分割したタービンブレードを突部と切込み部との組合わせ等によって一体化することにより、タービンブレードの固有振動数を調整する場合にも、タービンブレードの大幅な設計変更を伴うことになり、前述と同様の問題が生じる。
【００１３】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の可変容量型タービン等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発明者は、前述の課題を解決するために、種々の試行錯誤を繰り返した結果、図３に示すように、各可変ノズルの外縁の一部に、先端の指向方向がタービンインペラの軸心Ｃに対して垂直になっている切欠きを形成することにより、図４に示すように、タービンインペラの固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、タービンインペラの固有振動数を調整できるという、新規な知見を得ることができ、本発明を完成するに至った。
【００１５】
ここで、図３は、新規な知見に係るタービンインペラの半断面図、図４は、相対切欠き深さとタービンインペラの固有値変化割合の関係を示す図であって、タービンインペラの固有値変化割合は、振動解析によって求められている。なお、相対切欠き深さとは、タービンブレードの切欠き形成箇所におけるタービンインペラの径方向の長さＤ１に対する切欠きの深さＤ２の割合（Ｄ２／Ｄ１）のことであって、タービンインペラの固有値変化割合とは、切欠きの無いタービンインペラの固有値に対する切欠きの有るタービンインペラの固有値の変化の割合ことである。
【００１６】
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（回転トルク）を発生させる可変容量型タービンにおいて、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なタービンホイール、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）を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、各タービンブレードの外縁の一部に切欠きが形成され、各切欠きの先端の指向方向（換言すれば、各切欠きの深さ方向）が前記タービンインペラの軸心に対して垂直（垂直な方向）になっていることを要旨とする。
【００１７】
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、ブラケット等の介在部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、同様に、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、ブラケット等の介在部材を介して間接的に配設されたことを含む意である。
【００１８】
第１の特徴によると、前記タービンスクロール流路に取入れたガスを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とにより、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。
【００１９】
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動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される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動させることにより、前記可変ノズルのスロート面積を大きくして、前記タービンインペラ側へ多くの排気ガスを供給する。これにより、ガスの流量の多少に関係なく、前記可変容量型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、前記可変容量型タービンの性能を高めることができる（第１の特徴による一般的な作用）。
【００２０】
各タービンブレードの外縁の一部に切欠きが形成され、各切欠きの先端の指向方向が前記タービンインペラの軸心に対して垂直になっているために、前述の新規な知見を適用すると、前記タービンインペラの固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、前記タービンインペラの固有振動数を調整できる。これにより、簡単な追加加工を行うだけで、前記タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、前記タービンインペラの共振を回避することができる（第１の特徴による特有の作用）。
【００２１】
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（回転トルク）を発生させる可変容量型タービンにおいて、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なタービンホイール、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）を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、各タービンブレードの外縁に凹部（擬似切欠き）が形成され、各凹部は、前記タービンインペラの軸心からの長さ（径方向の長さ）が下流側に向かって（換言すれば、前記タービンインペラの先端側に向かって）漸減する漸減領域、及び前記漸減領域の下流側に隣接されかつ前記タービンインペラの軸心からの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域を有していることを要旨とする。
【００２２】
第２の特徴によると、前述の第１の特徴による一般的な作用と同様の作用を奏する他に、各タービンブレードの外縁に前記凹部が形成され、各凹部は前記漸減領域及び前記漸増領域を有しているため、前述の新規な知見を類推して適用すると、前記タービンインペラの固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、前記タービンインペラの固有振動数を調整できる。これにより、簡単な設計変更を行うだけで、前記タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、前記タービンインペラの共振を回避することができる（第２の特徴による特有の作用）。
【００２３】
本発明の第３の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型ターボチャージャにおいて、第１の特徴又は第２の特徴からなる可変容量型タービンを具備したことを要旨とする。
【００２４】
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】
【００２５】
本発明によれば、簡単な追加加工又は簡単な設計変更を行うだけで、前記タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、前記タービンインペラの共振を回避することができるため、前記可変容量型タービンの疲労蓄積のスピードを抑えつつ、前記可変容量型タービンを最終的に仕上げるまで労力及びコストを十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図２における矢視部IIの拡大断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの断面図である。
【図３】新規な知見に係るタービンインペラの半断面図である。
【図４】相対切欠き深さとタービンインペラの固有値変化割合の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係るタービンインペラの半断面図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例に係るタービンインペラの半断面図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係るタービンインペラの半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態について図１から図７を参照して説明する。
なお、図面中、「Ｆ」は、前方向を指し、「Ｒ」は、後方向を指してある。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ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、可変容量型ターボチャージャ１の具体的な構成等は、以下のようになる。
【００２９】
可変容量型ターボチャージャ１は、ベアリングハウジング３を具備しており、この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が設けられてあって、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。
【００３０】
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、このコンプレッサ１１の具体的な構成は、次のようになる。
【００３１】
即ち、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、この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。より具体的には、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、固定ナット１９を介してロータ軸９の前端部に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が周方向に等間隔に設けられている。
【００３２】
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、この空気取入口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、このディフューザ流路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、この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（図示省略）が形成されており、この空気排出口は、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。
【００３３】
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タービン２９が配設されており、この可変容量型タービン２９の具体的な構成は、次のようになる。
【００３４】
即ち、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３１が設けられており、このタービンハウジング３１内には、タービンインペラ３３が回転可能に設けられている。より具体的には、タービンハウジング３１内には、タービンホイール３５が設けられており、このタービンホイール３５は、ロータ軸９の後端部に一体的に連結してあって、タービンインペラ３３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３５の外周面は、タービンインペラ３３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３５の外周面には、複数枚のタービンブレード３７が周方向に等間隔に設けられている。
【００３５】
タービンハウジング３１内には、可変ノズルユニット３９がタービンインペラ３３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３１内におけるタービンインペラ３３の径方向外側には、ノズルリング４１が取付リング４３を介して設けられており、このノズルリング４１には、シュラウドリング４５が複数（１つのみ図示）の連結ピン４７を介して一体的かつ前後に離隔して設けられている。また、ノズルリング４１とシュラウドリング４５の間、換言すれば、タービンハウジング３１内におけるタービンインペラ３３の入口側には、複数枚の可変ノズル４９が周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズル４９は、タービンインペラ３３の軸心Ｃに平行な軸心周りに回動可能（揺動可能）である。ここで、複数枚の可変ノズル４９のノズル軸４９ｓは、特許文献１に示すように、同期機構５１によって連動連結してある。
【００３６】
なお、ベアリングハウジング３の前側下部には、伝動軸５３が回動可能に設けられており、この伝動軸５３の前端部は、複数枚の可変ノズル４９を同期して回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５５を介して接続（連動連結）しあって、伝動軸５３の後端部は、同期機構５１に接続してある。
【００３７】
タービンハウジング３１の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口（図示省略）が形成されており、このガス取入口は、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３１の内部には、タービンスクロール流路５７がタービンインペラ３３を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路５７は、ガス取入口に連通してあって、排気ガスを取入可能である。更に、タービンハウジング３１におけるタービンインペラ３３の出口側（タービンハウジング３１の後側）には、排気ガスを排出するガス排出口５９が形成されており、このガス排出口５９は、タービンスクロール流路５７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。
【００３８】
そして、各タービンブレード３７の外縁の一部には、切欠き６１が形成されており、各切欠き６１の先端の指向方向（換言すれば、各切欠き６１の深さ方向）は、タービンインペラ３３の軸心に対して垂直になっている。ここで、各切欠き６１の先端の指向方向を前述のように設定したのは、可変容量型ターボチャージャ１の運転中（可変容量型タービン２９の運転中）に、タービンブレード３７に遠心力による過大な引張応力が発生することを回避するためである。
【００３９】
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。
【００４０】
ガス取入口からタービンスクロール流路５７に取入れた排気ガスをタービンインペラ３３の入口側から出口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３３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から排出することができ、エンジンへ供給される空気を過給することができる。
【００４１】
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４９を絞る方向へ同期して回動させることにより、タービンインペラ３３側へ供給される排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ３３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４９を開く方向へ同期して回動させることにより、可変ノズル４９のスロート面積を大きくして、タービンインペラ３３側へ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、可変容量型タービン２９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、可変容量型タービン２９の性能を高めることができる（可変容量型ターボチャージャ１による一般的な作用）。
【００４２】
各タービンブレード３７の外縁の一部に切欠き６１が形成され、各切欠き６１の先端の指向方向がタービンインペラ３３の軸心Ｃに対して垂直になっているために、前述の新規な知見（［課題を解決するための手段］参照）を適用すると、タービンインペラ３３の固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、タービンインペラ３３の固有振動数を調整できる。これにより、簡単な追加加工を行うだけで、タービンインペラ３３の特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラ３３の共振を回避することができる（可変容量型ターボチャージャ１（可変容量型タービン２９）による特有の作用）。
【００４３】
従って、本発明の実施形態によれば、可変容量型タービン２９の疲労蓄積のスピードを抑えつつ、可変容量型タービン２９を最終的に仕上げるまで労力及びコストを十分に低減することができる（可変容量型ターボチャージャ１（可変容量型タービン２９）による効果）。
【００４４】
（変形例）
本発明の変形例について図５から図７を参照して説明する。
【００４５】
各タービンブレード３７の外縁の一部に切欠き６１が形成される代わりに、図５（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）、及び図７（ａ）に示すように、各タービンブレード３７の外縁の一部に凹部（模擬切欠き）６３が形成されるようにしても構わなく、各凹部６３は、タービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さ（径方向の長さ）が下流側に向かって（換言すれば、タービンインペラ３３の先端側に向かって）漸減する漸減領域６３ａ、及び漸減領域６３ａの下流側に隣接されかつタービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域６３ｂを有している。また、各タービンブレード３７の外縁の一部に凹部６３が形成される代わりに、図７（ｂ）に示すように、各タービンブレード３７の外縁の全体に凹部６３が形成されるようにしても構わない。
【００４６】
そして、本発明の実施形態の変形例によれば、前述の可変容量型ターボチャージャ１による一般的な作用を奏する他に、各タービンブレード３７の外縁の一部又は全体に凹部６３が形成され、各凹部６３は漸減領域６３ａ及び漸増領域６３ｂを有しているため、前述の新規な知見（［課題を解決するための手段］参照）を類推して適用すると、タービンインペラ３３の固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、タービンインペラ３３の固有振動数を調整できる。これにより、簡単な設計変更を行うだけで、タービンインペラ３３の特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラ３３の共振を回避することができる。
【００４７】
従って、本発明の実施形態の変形例においても、前述の可変容量型タービン２９による効果と同様の効果を奏する。
【００４８】
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、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】
【００４９】
１ 可変容量型ターボチャージャ
３ ベアリングハウジング
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
２９ 可変容量型タービン
３１ タービンハウジング
３３ タービンインペラ
３５ タービンホイール
３７ タービンブレード
３９ 可変ノズルユニット
４９ 可変ノズル
５７ タービンスクロール流路
５９ ガス排出口
６１ 切欠き
６３ 凹部
６３ａ 漸減領域
６３ｂ 漸増領域
【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可変容量型タービン等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば可変容量型ターボチャージャに用いられる可変容量型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に示すものがある。そして、先行技術に係る可変容量型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タービンは、タービンハウジングを具備しており、このタービンハウジングは、可変容量型ターボチャージャ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、このタービンインペラは、可変容量型ターボチャージャにおけるロータ軸（タービン軸）に一体的に連結してあって軸心（タービンインペラの軸心（換言すれば、ロータ軸の軸心））周りに回転可能なタービンホイール、及びこのタービンホイールの外周面に周方向に等間隔に設けられた複数枚のタービンブレードを備えている。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、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動可能である。
【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って、排気ガスを取入可能である。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、タービンスクロール流路に取入れた排気ガスをタービンインペラの入口側から出口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動させることにより、タービンインペラ側へ供給される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、可変ノズルのスロート面積を大きくして、タービンインペラ側へ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、可変容量型タービンの性能を高めることができる。
【０００７】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１及び特許文献２の他に、特許文献３に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３１９３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９５１号公報
【特許文献３】特開平５−１４９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述のように、複数枚の可変ノズルによって可変容量型タービンの性能を高めることができるものの、可変ノズルのウェイク（伴流）による励振周波数（タービンブレードの励振周波数）とタービンインペラの固有振動数が一致すると、タービンインペラが共振することになる。エンジン上ではタービン回転数の上昇に伴ってタービン圧力比も上昇し、励振力も高くなる。そして、タービンインペラが特定の高速回転数域になったときに、可変ノズルのウェイクによる励振周波数とタービンインペラの固有振動数が一致すると、タービンブレードに共振による過大な振動応力が発生して、タービンインペラの疲労の蓄積が進む。そのため、可変ノズルの枚数の変更により励振周波数を調整したり、タービンブレードの肉厚分布の変更によりタービンインペラの固有振動数を調整したりすることにより、タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラの共振を回避する必要がある。
【００１０】
また、エンジンの仕様によってコンプレッサの容量、即ち、コンプレッサインペラの仕様が変化するが、コンプレッサインペラの仕様が変化しても、所定の条件の範囲ではタービンインペラの仕様を変更しない場合がある。この場合に、エンジン上での作動回転数が変化するので、場合によってはタービンインペラの固有振動数を調整して共振の頻度を下げる必要がある。
【００１１】
しかしながら、可変ノズルの枚数の変更又はタービンブレードの肉厚分布の変更は、可変容量型タービンの大幅な設計変更を伴うことになり、可変容量型タービンを最終的に仕上げるまでに多大な労力及びコストを費やすことになる。つまり、可変容量型タービンの疲労寿命の低下を抑えつつ、可変容量型タービンを最終的に仕上げるまで労力及びコストを低減することは容易でないという問題がある。
【００１２】
なお、特許文献３に示すように、分割したタービンブレードを突部と切込み部との組合わせ等によって一体化することにより、タービンブレードの固有振動数を調整する場合にも、タービンブレードの大幅な設計変更を伴うことになり、前述と同様の問題が生じる。
【００１３】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の可変容量型タービン等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発明者は、前述の課題を解決するために、種々の試行錯誤を繰り返した結果、図３に示すように、各可変ノズルの外縁の一部に、先端の指向方向がタービンインペラの軸心Ｃに対して垂直になっている切欠きを形成することにより、図４に示すように、タービンインペラの固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、タービンインペラの固有振動数を調整できるという、新規な知見を得ることができ、本発明を完成するに至った。
【００１５】
ここで、図３は、新規な知見に係るタービンインペラの半断面図、図４は、相対切欠き深さとタービンインペラの固有値変化割合の関係を示す図であって、タービンインペラの固有値変化割合は、振動解析によって求められている。なお、相対切欠き深さとは、タービンブレードの切欠き形成箇所におけるタービンインペラの径方向の長さＤ１に対する切欠きの深さＤ２の割合（Ｄ２／Ｄ１）のことであって、タービンインペラの固有値変化割合とは、切欠きの無いタービンインペラの固有値に対する切欠きの有るタービンインペラの固有値の変化の割合ことである。
【００１６】
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（回転トルク）を発生させる可変容量型タービンにおいて、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なタービンホイール、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）を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、各タービンブレードの外縁の一部に切欠きが形成され、各切欠きの先端の指向方向（換言すれば、各切欠きの深さ方向）が前記タービンインペラの軸心に対して垂直（垂直な方向）になっていることを要旨とする。
【００１７】
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、ブラケット等の介在部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、同様に、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、ブラケット等の介在部材を介して間接的に配設されたことを含む意である。
【００１８】
第１の特徴によると、前記タービンスクロール流路に取入れたガスを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とにより、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。
【００１９】
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動させることにより、前記タービンインペラ側へ供給される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動させることにより、前記可変ノズルのスロート面積を大きくして、前記タービンインペラ側へ多くの排気ガスを供給する。これにより、ガスの流量の多少に関係なく、前記可変容量型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、前記可変容量型タービンの性能を高めることができる（第１の特徴による一般的な作用）。
【００２０】
各タービンブレードの外縁の一部に切欠きが形成され、各切欠きの先端の指向方向が前記タービンインペラの軸心に対して垂直になっているために、前述の新規な知見を適用すると、前記タービンインペラの固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、前記タービンインペラの固有振動数を調整できる。これにより、簡単な追加加工を行うだけで、前記タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、前記タービンインペラの共振を回避することができる（第１の特徴による特有の作用）。
【００２１】
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（回転トルク）を発生させる可変容量型タービンにおいて、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なタービンホイール、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）を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、各タービンブレードの外縁に凹部（擬似切欠き）が形成され、各凹部は、前記タービンインペラの軸心からの長さ（径方向の長さ）が下流側に向かって（換言すれば、前記タービンインペラの先端側に向かって）漸減する漸減領域、及び前記漸減領域の下流側に隣接されかつ前記タービンインペラの軸心からの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域を有していることを要旨とする。
【００２２】
第２の特徴によると、前述の第１の特徴による一般的な作用と同様の作用を奏する他に、各タービンブレードの外縁に前記凹部が形成され、各凹部は前記漸減領域及び前記漸増領域を有しているため、前述の新規な知見を類推して適用すると、前記タービンインペラの固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、前記タービンインペラの固有振動数を調整できる。これにより、簡単な設計変更を行うだけで、前記タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、前記タービンインペラの共振を回避することができる（第２の特徴による特有の作用）。
【００２３】
本発明の第３の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型ターボチャージャにおいて、第１の特徴又は第２の特徴からなる可変容量型タービンを具備したことを要旨とする。
【００２４】
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】
【００２５】
本発明によれば、簡単な追加加工又は簡単な設計変更を行うだけで、前記タービンインペラの特定の高速回転数域に対して離調して、前記タービンインペラの共振を回避することができるため、前記可変容量型タービンの疲労蓄積のスピードを抑えつつ、前記可変容量型タービンを最終的に仕上げるまで労力及びコストを十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図２における矢視部IIの拡大断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの断面図である。
【図３】新規な知見に係るタービンインペラの半断面図である。
【図４】相対切欠き深さとタービンインペラの固有値変化割合の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係るタービンインペラの半断面図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例に係るタービンインペラの半断面図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係るタービンインペラの半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態について図１から図７を参照して説明する。
なお、図面中、「Ｆ」は、前方向を指し、「Ｒ」は、後方向を指してある。
【００２８】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ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、可変容量型ターボチャージャ１の具体的な構成等は、以下のようになる。
【００２９】
可変容量型ターボチャージャ１は、ベアリングハウジング３を具備しており、この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が設けられてあって、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。
【００３０】
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、このコンプレッサ１１の具体的な構成は、次のようになる。
【００３１】
即ち、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、この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。より具体的には、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、固定ナット１９を介してロータ軸９の前端部に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が周方向に等間隔に設けられている。
【００３２】
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、この空気取入口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、このディフューザ流路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、この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（図示省略）が形成されており、この空気排出口は、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。
【００３３】
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タービン２９が配設されており、この可変容量型タービン２９の具体的な構成は、次のようになる。
【００３４】
即ち、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３１が設けられており、このタービンハウジング３１内には、タービンインペラ３３が回転可能に設けられている。より具体的には、タービンハウジング３１内には、タービンホイール３５が設けられており、このタービンホイール３５は、ロータ軸９の後端部に一体的に連結してあって、タービンインペラ３３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３５の外周面は、タービンインペラ３３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３５の外周面には、複数枚のタービンブレード３７が周方向に等間隔に設けられている。
【００３５】
タービンハウジング３１内には、可変ノズルユニット３９がタービンインペラ３３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３１内におけるタービンインペラ３３の径方向外側には、ノズルリング４１が取付リング４３を介して設けられており、このノズルリング４１には、シュラウドリング４５が複数（１つのみ図示）の連結ピン４７を介して一体的かつ前後に離隔して設けられている。また、ノズルリング４１とシュラウドリング４５の間、換言すれば、タービンハウジング３１内におけるタービンインペラ３３の入口側には、複数枚の可変ノズル４９が周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズル４９は、タービンインペラ３３の軸心Ｃに平行な軸心周りに回動可能（揺動可能）である。ここで、複数枚の可変ノズル４９のノズル軸４９ｓは、特許文献１に示すように、同期機構５１によって連動連結してある。
【００３６】
なお、ベアリングハウジング３の前側下部には、伝動軸５３が回動可能に設けられており、この伝動軸５３の前端部は、複数枚の可変ノズル４９を同期して回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５５を介して接続（連動連結）しあって、伝動軸５３の後端部は、同期機構５１に接続してある。
【００３７】
タービンハウジング３１の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口（図示省略）が形成されており、このガス取入口は、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３１の内部には、タービンスクロール流路５７がタービンインペラ３３を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路５７は、ガス取入口に連通してあって、排気ガスを取入可能である。更に、タービンハウジング３１におけるタービンインペラ３３の出口側（タービンハウジング３１の後側）には、排気ガスを排出するガス排出口５９が形成されており、このガス排出口５９は、タービンスクロール流路５７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。
【００３８】
そして、各タービンブレード３７の外縁の一部には、切欠き６１が形成されており、各切欠き６１の先端の指向方向（換言すれば、各切欠き６１の深さ方向）は、タービンインペラ３３の軸心に対して垂直になっている。ここで、各切欠き６１の先端の指向方向を前述のように設定したのは、可変容量型ターボチャージャ１の運転中（可変容量型タービン２９の運転中）に、タービンブレード３７に遠心力による過大な引張応力が発生することを回避するためである。
【００３９】
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。
【００４０】
ガス取入口からタービンスクロール流路５７に取入れた排気ガスをタービンインペラ３３の入口側から出口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３３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から排出することができ、エンジンへ供給される空気を過給することができる。
【００４１】
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４９を絞る方向へ同期して回動させることにより、タービンインペラ３３側へ供給される排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ３３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４９を開く方向へ同期して回動させることにより、可変ノズル４９のスロート面積を大きくして、タービンインペラ３３側へ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、可変容量型タービン２９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、可変容量型タービン２９の性能を高めることができる（可変容量型ターボチャージャ１による一般的な作用）。
【００４２】
各タービンブレード３７の外縁の一部に切欠き６１が形成され、各切欠き６１の先端の指向方向がタービンインペラ３３の軸心Ｃに対して垂直になっているために、前述の新規な知見（［課題を解決するための手段］参照）を適用すると、タービンインペラ３３の固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、タービンインペラ３３の固有振動数を調整できる。これにより、簡単な追加加工を行うだけで、タービンインペラ３３の特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラ３３の共振を回避することができる（可変容量型ターボチャージャ１（可変容量型タービン２９）による特有の作用）。
【００４３】
従って、本発明の実施形態によれば、可変容量型タービン２９の疲労蓄積のスピードを抑えつつ、可変容量型タービン２９を最終的に仕上げるまで労力及びコストを十分に低減することができる（可変容量型ターボチャージャ１（可変容量型タービン２９）による効果）。
【００４４】
（変形例）
本発明の変形例について図５から図７を参照して説明する。
【００４５】
各タービンブレード３７の外縁の一部に切欠き６１が形成される代わりに、図５（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）、及び図７（ａ）に示すように、各タービンブレード３７の外縁の一部に凹部（模擬切欠き）６３が形成されるようにしても構わなく、各凹部６３は、タービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さ（径方向の長さ）が下流側に向かって（換言すれば、タービンインペラ３３の先端側に向かって）漸減する漸減領域６３ａ、及び漸減領域６３ａの下流側に隣接されかつタービンインペラ３３の軸心Ｃからの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域６３ｂを有している。また、各タービンブレード３７の外縁の一部に凹部６３が形成される代わりに、図７（ｂ）に示すように、各タービンブレード３７の外縁の全体に凹部６３が形成されるようにしても構わない。
【００４６】
そして、本発明の実施形態の変形例によれば、前述の可変容量型ターボチャージャ１による一般的な作用を奏する他に、各タービンブレード３７の外縁の一部又は全体に凹部６３が形成され、各凹部６３は漸減領域６３ａ及び漸増領域６３ｂを有しているため、前述の新規な知見（［課題を解決するための手段］参照）を類推して適用すると、タービンインペラ３３の固有値（１次固有値、２次固有値、３次固有値）を小さくして、タービンインペラ３３の固有振動数を調整できる。これにより、簡単な設計変更を行うだけで、タービンインペラ３３の特定の高速回転数域に対して離調して、タービンインペラ３３の共振を回避することができる。
【００４７】
従って、本発明の実施形態の変形例においても、前述の可変容量型タービン２９による効果と同様の効果を奏する。
【００４８】
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、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】
【００４９】
１ 可変容量型ターボチャージャ
３ ベアリングハウジング
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
２９ 可変容量型タービン
３１ タービンハウジング
３３ タービンインペラ
３５ タービンホイール
３７ タービンブレード
３９ 可変ノズルユニット
４９ 可変ノズル
５７ タービンスクロール流路
５９ ガス排出口
６１ 切欠き
６３ 凹部
６３ａ 漸減領域
６３ｂ 漸増領域
【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可変容量型タービンにおいて、
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なタービンホイール、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を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、
各タービンブレードの外縁の一部に切欠きが形成され、各切欠きの先端の指向方向が前記タービンインペラの軸心に対して垂直になっていることを特徴とする可変容量型タービン。
【請求項２】
ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させる可変容量型タービンにおいて、
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なタービンホイール、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を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、
各タービンブレードの外縁に凹部が形成され、各凹部は、前記タービンインペラの軸心からの長さが下流側に向かって漸減する漸減領域、及び前記漸減領域の下流側に隣接されかつ前記タービンインペラの軸心からの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域を有していることを特徴とする可変容量型タービン。
【請求項３】
エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型ターボチャージャにおいて、
請求項１又は請求項２に記載の発明特定事項からなる可変容量型タービンを具備したことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【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可変容量型タービンにおいて、
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なタービンホイール、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を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、
各タービンブレードの外縁の一部に切欠きが形成され、各切欠きの先端の指向方向が前記タービンインペラの軸心に対して垂直になっていることを特徴とする可変容量型タービン。
【請求項２】
ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させる可変容量型タービンにおいて、
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なタービンホイール、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を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と平行な軸心周りに回動可能な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の内部にガスを取入可能なタービンスクロール流路が複数枚の前記可変ノズル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、
各タービンブレードの外縁に凹部が形成され、各凹部は、前記タービンインペラの軸心からの長さが下流側に向かって漸減する漸減領域、及び前記漸減領域の下流側に隣接されかつ前記タービンインペラの軸心からの長さが下流側に向かって漸増する漸増領域を有していることを特徴とする可変容量型タービン。
【請求項３】
エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する可変容量型ターボチャージャにおいて、
請求項１又は請求項２に記載の発明特定事項からなる可変容量型タービンを具備したことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【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２０１０−２４２５２０（Ｐ２０１０−２４２５２０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９３５７（Ｐ２００９−８９３５７）
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１日（２００９．４．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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