JP2011231779A - タービンおよびこれを備えるターボチャージャ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タービンロータ80と、タービンロータ80を収容するタービンハウジング60と、スクロール部100を内周スクロール部66と外周スクロール部68とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーン102と、隣接する固定ベーン102間に形成されたスロート101と、タービンハウジング60内の流路を内周スクロール部66と内周スクロール部66及び外周スクロール部68とのいずれかに切り替える切替弁90とを備え、外周スクロール部68の流路面積をA、外周スクロール部66の流路中心からタービンロータ80の回転中心までの距離をRとした場合に、A/Rの流体流れ方向に対する変化率が、下流側のA/Rの流体流れ方向に対する変化率よりも大きく形成されているタービン5を採用する。
【選択図】図2
Description
本発明の参考例は、タービン翼を有するタービンロータと、該タービンロータを収容し、前記タービンロータとの間に形成されたスクロール部の断面積を漸次減少させるハウジングと、前記スクロール部を内周スクロール部と外周スクロール部とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーンと、隣接する前記固定ベーン間に形成され、前記内周スクロール部と前記外周スクロール部とを連通する連通部と、前記ハウジング内の流路を前記内周スクロール部と前記内周スクロール部及び前記外周スクロール部とのいずれかに切り替える切替弁とを備え、前記連通部の流路面積が、前記スクロール部の下流方向に従って縮小するように形成されたタービンを採用する。
隣接する固定ベーン間の距離をスクロール部の下流方向に従って小さく形成することで、固定ベーンのコード長を変化させることなく連通部の流路面積を縮小することができ、タービンの設計および製作を容易化することができる。
固定ベーンのコード長をスクロール部の下流方向に従って大きく形成することで、隣接する固定ベーンの中心間の距離(ピッチ)を変化させることなく連通部の流路面積を縮小することができ、タービンの設計および製作を容易化することができる。
以下、本発明の参考例としてのタービンおよびこれを備えるターボチャージャの第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る可変容量ターボチャージャ1の縦断面を示している。
図1に示すように、コンプレッサハウジング10には、コンプレッサ導入口12、コンプレッサ排出口14、リング状のスクロール16、18が設けられている。スクロール16、18はコンプレッサ排出口14に隣接する位置からコンプレッサハウジング10の外周方向に延びて、コンプレッサ排出口14に連通する。そして、コンプレッサ排出口14に近づくにつれて断面積を徐々に拡大するように構成されている。ディフューザー20は、スクロール16,18を区画し、ボルト22によってコンプレッサハウジング10に取り付けられている。
図2に示すように、タービン5は、タービン翼82を有するタービンロータ80と、タービンロータ80を収容し、タービンロータ80との間に形成されたスクロール部100の断面積を漸次減少させるタービンハウジング60とを備えている。スクロール部100は、タービンハウジング60に取り付けられたインボリュート区画壁67及び複数の固定ベーン102により、内周スクロール部66と内周スクロール部66よりも大きな容積を有する外周スクロール部68とに分割されている。隣接する固定ベーン102の間には、内周スクロール部66と外周スクロール部68とを連通するスロート(連通部)101が複数形成されている。
排気ガス導入口62から導入した排気ガスは、タービンハウジング60内部のスクロール部100に導かれ、タービンロータ80を回転させて排気ガス排出口64から排出される。タービンロータ80の回転は、シャフト50を介してコンプレッサロータ70に伝達され、コンプレッサロータ70を回転させる。コンプレッサロータ70は、コンプレッサ導入口12に導かれたガス(大気)を圧縮し、コンプレッサ排出口14から図示しない内燃機関へ圧縮ガスを供給する。
次に、本発明の第2の実施形態について、図8および図9を用いて説明する。
本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャが第1の実施形態と異なる点は、外周スクロール部68の流路面積Aを外周スクロール部68の流路中心からタービンロータ80の回転中心までの距離Rで除算した値A/Rを、所定の規則に従って変化させる点である。以下、本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャについて、第1の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
図8に示すように、破線で示す従来のタービンにおけるA/Rは、スクロール角度が大きくなるにつれて一定の割合で減少するように設計されている。これに対し、実線で示す本実施形態に係るタービン5におけるA/Rは、下向きに凸形状を有する曲線とされており、スクロール角度が大きくなるにつれて緩やかに減少するようになっている。
次に、本発明の参考例としての第3の実施形態について、図10および図11を用いて説明する。
本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャが前述の各実施形態と異なる点は、固定ベーンを傾斜して設けることにより内部スクロール内の流体の流路方向を規制する点である。以下、本実施形態のタービンおよびこれを備えるターボチャージャについて、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
上記のように構成されたタービン5によれば、内周スクロール部66内の流体は、固定ベーン102aの面111aにより矢印108の方向に案内された後、固定ベーン102aの下流側に配置された固定ベーン102bの面111bにより矢印109の方向に向けられる。
例えば、上述した各実施形態において本発明に係るタービンをターボチャージャに適用する例を説明したが、他の設備に適用しても同様の効果を奏することが可能である。
5 タービン
50 シャフト
60 タービンハウジング
66 内周スクロール部
68 外周スクロール部
70 コンプレッサロータ
72 コンプレッサ翼
80 タービンロータ
82 タービン翼
90 切替弁
100 スクロール部
101,101a,101b スロート
102,102a,102b,102c 固定ベーン
Claims (2)
- タービン翼を有するタービンロータと、
該タービンロータを収容し、前記タービンロータとの間に形成されたスクロール部の断面積を漸次減少させるハウジングと、
前記スクロール部を内周スクロール部と外周スクロール部とに分割する曲線上に固定された複数の固定ベーンと、
隣接する前記固定ベーン間に形成され、前記内周スクロール部と前記外周スクロール部とを連通する連通部と、
前記ハウジング内の流路を前記内周スクロール部と前記内周スクロール部及び前記外周スクロール部とのいずれかに切り替える切替弁とを備え、
前記外周スクロール部の流路面積をA、前記外周スクロール部の流路中心から前記タービンロータの回転中心までの距離をRとした場合に、第1の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率が、前記第1の位置よりも下流側の第2の位置におけるA/Rの流体流れ方向に対する変化率よりも大きく形成されているタービン。 - 請求項1に記載のタービンと、
前記タービンロータに接続されたシャフトと、
該シャフトの前記タービンロータとは他端側に接続されたコンプレッサロータと、
該コンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングとを備えるターボチャージャ。
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