JP6295009B2 - タービン動翼及び可変容量タービン - Google Patents
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Description
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
また、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する場合がある。
また、以下の比較形態の説明において、実施形態に対応する構成には同じ符号に「´」を付してその詳細な説明を省略する場合がある。
図1に示すように、本発明の一実施形態にかかる可変容量タービン10は、タービン動翼1と、タービン動翼1を収容するタービンハウジング2と、タービン動翼1に向かって流れる流体(例えば、不図示のエンジンから排出される排気ガス)の流れ方向を制御するための可変ノズル機構3とを備える。
図2に示すように、タービン動翼1は、回転軸4の一端側に連結されるハブ部11と、ハブ部11の周面に間隔を置いて設けられる複数の主翼12と、複数の主翼12のうちの互いに隣接する2つの主翼12,12の間に設けられる短翼13とを含んでいる。そして、隣接する2つの主翼12,12の間には、図2の矢印Rに示すように、タービン動翼1の半径方向外側から半径方向内側に向かって流体が流れる翼間流路14が形成される。
本発明の一実施形態にかかるタービン動翼1は、図2及び図3〜図7に示すように、短翼13の前縁131のハブ側端131aが、子午面上において主翼12の前縁121のハブ側端121aよりも半径方向内側に位置するように構成される。
スクロール流路21からタービン動翼1に流入する流体は、図2の(b)の矢印fで示したように、タービン動翼1の半径方向外側から半径方向内側に向かって、主翼12の前縁121に対して斜め方向に流れる。このため、図10Aに示すように、タービン動翼1´に流入する流体が主翼12´の前縁121´に衝突して剥離し、損失が発生する。また、本発明者の知見によれば、タービン動翼1´に流入する流体が主翼12´の前縁121´に衝突して剥離することで、翼間流路14´内に旋回成分を有する二次流れsf´を誘発し、この二次流れsf´によっても損失が発生する。
したがって、本発明の一実施形態にかかるタービン動翼1によれば、各主翼12の前縁121の剥離による損失は大きくなるものの、タービン動翼1全体としての主翼12の前縁121における剥離による損失を抑制することが出来る。また、主翼12の枚数を減らすことで、慣性モーメントを低減することが出来る。
例えば、上述した図1に示す可変容量タービン10は、タービン動翼1に対して半径方向から流体が流入するラジアルタービンとして構成されている。しかしながら、本発明の一実施形態にかかる可変容量タービン10はこれに限定されず、タービン動翼1対して斜め方向に流体が流入する斜流タービンとして構成されてもよいものである。
2 タービンハウジング
3 可変ノズル機構
4 回転軸
5 軸受ハウジング
10 可変容量タービン
11 ハブ部
12 主翼
121 主翼の前縁
121a 主翼の前縁のハブ側端
122 主翼の後縁
122a 主翼の後縁のハブ側端
13 短翼
131 短翼の前縁
131a 短翼の前縁のハブ側端
132 短翼の後縁
132a 短翼の後縁のハブ側端
132b 短翼の後縁のシュラウド側端
13a 短翼の一面
13b 短翼の他面
14 翼間流路
21 スクロール流路
22 出口流路
23 シュラウド部
31 ノズルマウント
32 ノズルプレート
33 ノズルサポート
34 ノズルベーン
34a ノズル流路
35 ノズル軸
36 駆動機構
51 軸受
Claims (10)
- 回転軸の一端側に連結されるハブ部と、
前記ハブ部の周面に間隔を置いて設けられる複数の主翼と、
前記複数の主翼のうちの互いに隣接する2つの主翼の間に設けられる短翼と、を備えるタービン動翼であって、
前記隣接する2つの主翼の間には、前記タービン動翼の半径方向外側から半径方向内側に向かって流体が流れる翼間流路が形成され、
前記短翼の前縁のハブ側端は、子午面上において前記主翼の前縁のハブ側端よりも半径方向内側に位置し、
前記短翼の後縁のハブ側端は、子午面上において、前記主翼の後縁のハブ側端と軸方向において同じ位置に位置する
タービン動翼。 - 前記子午面上における、前記主翼の前縁のハブ側端から前記主翼の後縁のハブ側端までの距離をLh1、
前記子午面上における、前記主翼の前縁のハブ側端から前記短翼の前縁のハブ側端までの距離をLh2、としたときに、
前記短翼の前縁のハブ側端は、0.30<Lh2/Lh1<0.89を満たす領域に位置する
請求項1に記載のタービン動翼。 - 前記短翼の前縁のハブ側端は、0.52<Lh2/Lh1<0.84を満たす領域に位置する
請求項3に記載のタービン動翼。 - 前記短翼の前縁のハブ側端は、0.60<Lh2/Lh1<0.80を満たす領域に位置する
請求項4に記載のタービン動翼。 - 前記短翼の後縁のハブ側端は、前記主翼の後縁のハブ側端よりも前記流体の流れ方向の下流側に位置する
請求項1、及び3から5の何れか一項に記載のタービン動翼。 - 前記短翼の後縁のシュラウド側端は、前記子午面上において、前記主翼の後縁上に位置する
請求項6に記載のタービン動翼。 - 前記短翼の翼高は、前記主翼の翼高よりも低い、
請求項1、及び3から7の何れか一項に記載のタービン動翼。 - 回転軸の一端側に連結されるハブ部と、
前記ハブ部の周面に間隔を置いて設けられる複数の主翼と、
前記複数の主翼のうちの互いに隣接する2つの主翼の間に設けられる短翼と、を備えるタービン動翼であって、
前記隣接する2つの主翼の間には、前記タービン動翼の半径方向外側から半径方向内側に向かって流体が流れる翼間流路が形成され、
前記短翼の前縁のハブ側端は、子午面上において前記主翼の前縁のハブ側端よりも半径方向内側に位置し、
前記短翼の後縁のハブ側端は、子午面上において、前記主翼の後縁のハブ側端と軸方向において同じ位置に位置するか、又は前記主翼の後縁のハブ側端よりも前記流体の流れ方向の下流側に位置し、
前記子午面上における、前記主翼の前縁のハブ側端から前記主翼の後縁のハブ側端までの距離をLh1、
前記子午面上における、前記主翼の前縁のハブ側端から前記短翼の前縁のハブ側端までの距離をLh2、としたときに、
前記短翼の前縁のハブ側端は、0.30<Lh2/Lh1<0.89を満たす領域に位置する
タービン動翼。 - 回転軸の一端側に連結されるハブ部と、
前記ハブ部の周面に間隔を置いて設けられる複数の主翼と、
前記複数の主翼のうちの互いに隣接する2つの主翼の間に設けられる短翼と、を備えるタービン動翼であって、
前記隣接する2つの主翼の間には、前記タービン動翼の半径方向外側から半径方向内側に向かって流体が流れる翼間流路が形成され、
前記短翼の前縁のハブ側端は、子午面上において前記主翼の前縁のハブ側端よりも半径方向内側に位置し、
前記短翼の後縁のハブ側端は、子午面上において、前記主翼の後縁のハブ側端と軸方向において同じ位置に位置するか、又は前記主翼の後縁のハブ側端よりも前記流体の流れ方向の下流側に位置し、
前記短翼の後縁のシュラウド側端は、前記子午面上において、前記主翼の後縁上に位置する
タービン動翼。 - 請求項1、3から8、10、及び11の何れか一項に記載のタービン動翼と、
前記タービン動翼を収容するタービンハウジングと、
前記タービン動翼に向かって流れる流体の流れ方向を制御するための可変ノズル機構と、を備える可変容量タービン。
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