JPH08284602A - タービンスクロール - Google Patents
タービンスクロールInfo
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- JPH08284602A JPH08284602A JP8248195A JP8248195A JPH08284602A JP H08284602 A JPH08284602 A JP H08284602A JP 8248195 A JP8248195 A JP 8248195A JP 8248195 A JP8248195 A JP 8248195A JP H08284602 A JPH08284602 A JP H08284602A
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2200/00—Mathematical features
- F05B2200/20—Special functions
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 過給機等のタービンスクロールに関し、ター
ビン効率の向上できる装置を提供する。 【構成】 スクロール１の巻き始めの断面の巻き角φを
０°とした時の、巻き角１５０°〜２１０°の範囲のス
クロールの流出部に、次の条件を満す複数のノズル翼５
を設ける。 （１）α2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐで定義されるノズル流出角
が、設計流出角α2Dに略等しい。但し、Ｐは隣接する翼
のピッチ、Ｏはスロート幅。 （２）隣接する翼の間に形成される流路が絞り流路を形
成する。これにより、動翼２を作動させる作動ガスは、
動翼の全周から略設計流出角α2Dに近い流出角で動翼２
に流入し、タービンを最大の効率で作動できる。又、ノ
ズル翼設置による流体抵抗増加により生じるエネルギ損
失は、絞り流路形成による流れの改善でカバーできる。
又、コンパクト性に富み、広い流量範囲で秀れた性能を
維持できる。
ビン効率の向上できる装置を提供する。 【構成】 スクロール１の巻き始めの断面の巻き角φを
０°とした時の、巻き角１５０°〜２１０°の範囲のス
クロールの流出部に、次の条件を満す複数のノズル翼５
を設ける。 （１）α2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐで定義されるノズル流出角
が、設計流出角α2Dに略等しい。但し、Ｐは隣接する翼
のピッチ、Ｏはスロート幅。 （２）隣接する翼の間に形成される流路が絞り流路を形
成する。これにより、動翼２を作動させる作動ガスは、
動翼の全周から略設計流出角α2Dに近い流出角で動翼２
に流入し、タービンを最大の効率で作動できる。又、ノ
ズル翼設置による流体抵抗増加により生じるエネルギ損
失は、絞り流路形成による流れの改善でカバーできる。
又、コンパクト性に富み、広い流量範囲で秀れた性能を
維持できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過給機等に適用され
る、ラジアルタービン、斜流タービンの性能向上を図る
ためのタービンスクロールに関する。
る、ラジアルタービン、斜流タービンの性能向上を図る
ためのタービンスクロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】過給機等のラジアルタービン、若しくは
斜流タービンで作動する動翼の外周辺に、渦巻状の流路
を形成し、流路の接線方向に設けた入口から流入する作
動流体を動翼の全周方向に流出させるようにしたタービ
ンスクロールとして、図３に示すものが、従来から使用
されている。
斜流タービンで作動する動翼の外周辺に、渦巻状の流路
を形成し、流路の接線方向に設けた入口から流入する作
動流体を動翼の全周方向に流出させるようにしたタービ
ンスクロールとして、図３に示すものが、従来から使用
されている。
【０００３】図に示すように、紙面直角方向に設けた回
転軸４の外周に固着した動翼２の外周辺に設けられた、
渦巻状流路であるスクロール１に矢視方向に流入した作
動ガスは、スクロール１内を流れる間に半径方向の流速
成分が与えられ、その外周から動翼２に流入する。さら
に、動翼２に流入した作動ガスは、動翼２の流路内で加
速膨張、及び偏向により動翼２に仕事を与え、動翼２を
回転軸４まわりに回転させた後、紙面直角方向に設置さ
れた、図示省略したディフューザを通ってタービンから
流出する。なお、同図において１１は、スクロール１が
始まる、流路を渦巻状に巻き始める断面、１２は、スク
ロール１が終わる、渦巻状を巻き終る断面、１３は、ス
クロール１が始まる部分と終る部分をへだてる壁の終端
部で、舌部とよばれている。
転軸４の外周に固着した動翼２の外周辺に設けられた、
渦巻状流路であるスクロール１に矢視方向に流入した作
動ガスは、スクロール１内を流れる間に半径方向の流速
成分が与えられ、その外周から動翼２に流入する。さら
に、動翼２に流入した作動ガスは、動翼２の流路内で加
速膨張、及び偏向により動翼２に仕事を与え、動翼２を
回転軸４まわりに回転させた後、紙面直角方向に設置さ
れた、図示省略したディフューザを通ってタービンから
流出する。なお、同図において１１は、スクロール１が
始まる、流路を渦巻状に巻き始める断面、１２は、スク
ロール１が終わる、渦巻状を巻き終る断面、１３は、ス
クロール１が始まる部分と終る部分をへだてる壁の終端
部で、舌部とよばれている。
【０００４】このように構成されたタービンスクロール
では、タービンケーシング８の入口１０から流入したエ
ネルギの高い作動ガスは、巻き始め断面１１からスクロ
ール１に流入して流入流れ１４となり、タービン回転中
心３まわりに反時計まわりにまわりながら、一部は外周
から動翼２に流入して動翼２を回転させる。スクロール
１を一周して流れる間に動翼２に流入しなかった作動ガ
スは、巻き終り断面１２より、再びスクロール１の巻き
始め部に吹き出す、吹き抜け流れ１５となり、巻き始め
断面１１より流入した流入流れ１４と合流する。なお、
スクロール１の円周方向の断面位置は、タービン回転中
心３と巻き始め断面１１を通る半径線を基準０°とす
る、タービン回転中心３まわりの周方向角度で定義する
ことが行われており、以下この周方向角度を本明細書で
は、単に巻き角φと称することにする。
では、タービンケーシング８の入口１０から流入したエ
ネルギの高い作動ガスは、巻き始め断面１１からスクロ
ール１に流入して流入流れ１４となり、タービン回転中
心３まわりに反時計まわりにまわりながら、一部は外周
から動翼２に流入して動翼２を回転させる。スクロール
１を一周して流れる間に動翼２に流入しなかった作動ガ
スは、巻き終り断面１２より、再びスクロール１の巻き
始め部に吹き出す、吹き抜け流れ１５となり、巻き始め
断面１１より流入した流入流れ１４と合流する。なお、
スクロール１の円周方向の断面位置は、タービン回転中
心３と巻き始め断面１１を通る半径線を基準０°とす
る、タービン回転中心３まわりの周方向角度で定義する
ことが行われており、以下この周方向角度を本明細書で
は、単に巻き角φと称することにする。
【０００５】上述した吹き抜け流れ１５と流入流れ１４
とが合流した舌部１３の後流側のスクロール１内には、
エネルギの低いウェイク１６が発達し、この低エネルギ
のウェイク１６は、舌部１３の後端からスクロール１の
形状によって、ほぼ決まった軌跡１７を通って、巻き角
φa のａ点にて動翼２に流入する。なお、巻き角φ
a は、本願出願人の製造するタービンスクロールについ
て、本願発明者等が計測した結果では、おおむね１８０
°近傍になることが多いことがわかっている。
とが合流した舌部１３の後流側のスクロール１内には、
エネルギの低いウェイク１６が発達し、この低エネルギ
のウェイク１６は、舌部１３の後端からスクロール１の
形状によって、ほぼ決まった軌跡１７を通って、巻き角
φa のａ点にて動翼２に流入する。なお、巻き角φ
a は、本願出願人の製造するタービンスクロールについ
て、本願発明者等が計測した結果では、おおむね１８０
°近傍になることが多いことがわかっている。
【０００６】また、ａ点から動翼２に流入する作動ガス
の流れは、他の巻き角φの部分から動翼２に流入する流
れに比べて損失が大きく、エネルギが低くなっているた
め、図４に点線でその１例を示すように、動翼２への流
入角α2 が巻き角φa （＝１８０°）近傍で小さくな
る。このため、動翼２への作動ガスの流入角α2 には、
周方向の不均一が生じ、タービンの性能が低下するとい
う不具合が発生する。
の流れは、他の巻き角φの部分から動翼２に流入する流
れに比べて損失が大きく、エネルギが低くなっているた
め、図４に点線でその１例を示すように、動翼２への流
入角α2 が巻き角φa （＝１８０°）近傍で小さくな
る。このため、動翼２への作動ガスの流入角α2 には、
周方向の不均一が生じ、タービンの性能が低下するとい
う不具合が発生する。
【０００７】すなわち、この種のタービンでは、タービ
ンの種々の設計条件に対し、効率が最も高くなるよう
に、図４に示す平均的なスクロール１の設計流出角α2D
を定め、その設計流出角α2Dで作動ガスが動翼２に流入
するように、スクロール１の流出角α2 を設計するよう
にしているが、上述のように、巻き角φa 近傍では、タ
ービン効率が最高となる設計流出角α2Dから外れた流出
角α2 となるため、タービン性能が低下することとな
る。
ンの種々の設計条件に対し、効率が最も高くなるよう
に、図４に示す平均的なスクロール１の設計流出角α2D
を定め、その設計流出角α2Dで作動ガスが動翼２に流入
するように、スクロール１の流出角α2 を設計するよう
にしているが、上述のように、巻き角φa 近傍では、タ
ービン効率が最高となる設計流出角α2Dから外れた流出
角α2 となるため、タービン性能が低下することとな
る。
【０００８】なお、上述した説明では、説明の便宜上、
軌跡１７、動翼流入点ａは、一定の巻き角φa の位置に
あるかのような説明をしたが、実際には、流入流れ１４
の脈動や、乱れにより、軌跡１７および点ａの巻き角φ
a は、多少の変動し、さらに低エネルギ流体、すなわ
ち、ウェイク１６は、幅をもっているため、実際にはａ
点のまわりに幅をもった巻き角φの範囲に、低エネルギ
流体が流入することとなる。図４において、流入角α2
の小さい部分が、巻き角φのある幅の範囲にわたって存
在しているのはこの理由による。
軌跡１７、動翼流入点ａは、一定の巻き角φa の位置に
あるかのような説明をしたが、実際には、流入流れ１４
の脈動や、乱れにより、軌跡１７および点ａの巻き角φ
a は、多少の変動し、さらに低エネルギ流体、すなわ
ち、ウェイク１６は、幅をもっているため、実際にはａ
点のまわりに幅をもった巻き角φの範囲に、低エネルギ
流体が流入することとなる。図４において、流入角α2
の小さい部分が、巻き角φのある幅の範囲にわたって存
在しているのはこの理由による。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来のタービンスクロールの不具合を解消するため、スク
ロールから動翼に流出する作動ガスの流出角が、略全周
にわたってタービン効率を最大にできる、略均一した角
度になり、タービン性能を向上できるタービンスクロー
ルを提供することを課題とする。
来のタービンスクロールの不具合を解消するため、スク
ロールから動翼に流出する作動ガスの流出角が、略全周
にわたってタービン効率を最大にできる、略均一した角
度になり、タービン性能を向上できるタービンスクロー
ルを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のター
ビンスクロールは次の手段とした。
ビンスクロールは次の手段とした。
【００１１】渦巻状に形成されるスクロールの巻き始め
断面中心位置とタービン回転中心とを通る半径線を巻き
角０°の基準とし、タービン回転中心まわりに半径線を
基準から回転させたときの巻き角が、１５０°〜２１０
°の範囲のスクロール流出部に、次の条件を満す複数の
ノズル翼を設けた。
断面中心位置とタービン回転中心とを通る半径線を巻き
角０°の基準とし、タービン回転中心まわりに半径線を
基準から回転させたときの巻き角が、１５０°〜２１０
°の範囲のスクロール流出部に、次の条件を満す複数の
ノズル翼を設けた。
【００１２】（１）α2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐで定義される
ノズル翼の流出角が、設計流出角α 2Dに略等しい。但
し、Ｐは隣接して設けられるノズル翼のピッチ、Ｏは隣
接して設けられるノズル翼の間に形成される流路の幅
が、最も狭くなるスロートでの流路の幅である。また、
設計流出角α2Dとは、タービン設計条件に対して、効率
が最も高くなるような、スクロールから流出する作動ガ
スの平均的な流出角である。
ノズル翼の流出角が、設計流出角α 2Dに略等しい。但
し、Ｐは隣接して設けられるノズル翼のピッチ、Ｏは隣
接して設けられるノズル翼の間に形成される流路の幅
が、最も狭くなるスロートでの流路の幅である。また、
設計流出角α2Dとは、タービン設計条件に対して、効率
が最も高くなるような、スクロールから流出する作動ガ
スの平均的な流出角である。
【００１３】（２）隣接して設けられるノズル翼で形成
される流路に、絞り通路が設けられている。絞り通路と
は、上述したスロートの幅を結んだ線、すなわちスロー
トラインの一端が、上流側に設置されたノズル翼上面の
後縁にくるようにされた通路である。
される流路に、絞り通路が設けられている。絞り通路と
は、上述したスロートの幅を結んだ線、すなわちスロー
トラインの一端が、上流側に設置されたノズル翼上面の
後縁にくるようにされた通路である。
【００１４】
【作用】本発明のタービンスクロールは、上述の手段に
より、巻き角φ＝１５０°〜２１０°におけるスクロー
ル流出部に、流出角α2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐが設計流出角
α2Dに略等しくなるように複数設けられたノズルは、こ
の巻き角位置近傍で動翼に流入する低エネルギの流入流
れの流入角α2 を、設計流出角α2Dに合わせる作用をす
る。
より、巻き角φ＝１５０°〜２１０°におけるスクロー
ル流出部に、流出角α2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐが設計流出角
α2Dに略等しくなるように複数設けられたノズルは、こ
の巻き角位置近傍で動翼に流入する低エネルギの流入流
れの流入角α2 を、設計流出角α2Dに合わせる作用をす
る。
【００１５】また、隣接するノズル翼の間の流路に形成
された絞り流路は、巻き角φ＝１５０°〜２１０°近傍
で動翼に流入する低エネルギ流入流れを加速して、ノズ
ル翼表面上における境界層の発達を抑え、スクロールに
ノズル翼を挿入することによって、新たに付加される摩
擦損失を小さく抑えるとともに、巻き角１５０°〜２１
０°から外れた巻き角での流入流れとの速度差を小さく
する作用をする。
された絞り流路は、巻き角φ＝１５０°〜２１０°近傍
で動翼に流入する低エネルギ流入流れを加速して、ノズ
ル翼表面上における境界層の発達を抑え、スクロールに
ノズル翼を挿入することによって、新たに付加される摩
擦損失を小さく抑えるとともに、巻き角１５０°〜２１
０°から外れた巻き角での流入流れとの速度差を小さく
する作用をする。
【００１６】これにより、タービンの設計条件に対し、
効率が最も高くなるような流出角で作動ガスはスクロー
ルの全周から動翼に流入し、タービン効率を向上できる
とともに、ノズル翼をスクロールに設置したことによる
作動ガスのエネルギ損失も発生せず、タービン性能は向
上する。
効率が最も高くなるような流出角で作動ガスはスクロー
ルの全周から動翼に流入し、タービン効率を向上できる
とともに、ノズル翼をスクロールに設置したことによる
作動ガスのエネルギ損失も発生せず、タービン性能は向
上する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明のタービンスクロールの実施例
を図面にもとづき説明する。図１は、本発明のタービン
スクロールの一実施例を示す側断面図である。なお、図
２で示すものと同一部材は、同一の符番を行い説明は省
略することとした。
を図面にもとづき説明する。図１は、本発明のタービン
スクロールの一実施例を示す側断面図である。なお、図
２で示すものと同一部材は、同一の符番を行い説明は省
略することとした。
【００１８】図に示すように、スクロール１の巻き角φ
＝１５０°〜２１０°の範囲の流出部には、後縁５２を
内周側にして、流入流れ１４の方向から傾斜させた複数
のノズル翼５が設置されている。このノズル翼５は、図
１の矢視Ａ−Ａ断面図である、図２（ａ）に示すよう
に、スクロール１を形成するタービンケーシング８に支
持された、支持板６に両側部が固着されて、動翼２の外
周に配置されている。
＝１５０°〜２１０°の範囲の流出部には、後縁５２を
内周側にして、流入流れ１４の方向から傾斜させた複数
のノズル翼５が設置されている。このノズル翼５は、図
１の矢視Ａ−Ａ断面図である、図２（ａ）に示すよう
に、スクロール１を形成するタービンケーシング８に支
持された、支持板６に両側部が固着されて、動翼２の外
周に配置されている。
【００１９】また、図２（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ拡大図であ
る図２（ｂ）に示すように、ノズル翼５は、隣接して配
置したノズル翼５の間の流路７の最も狭いところで結ん
だ、いわゆるスロートライン９の一端がノズル翼５上面
の後縁５２にくるようにした、絞り流路に形成されると
ともに、隣接して配置したノズル翼５の後縁５２の間の
出口翼ピッチＰとスロートの幅Ｏで定義される角度α
2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐが、略スクロール設計流出角α2Dと
なるようにした。すなわち、タービンの設計条件に対
し、効率が最も高くなるよう、平均的なスクロール１に
おける設計流出角α2Dを定め、その設計流出角α2Dで作
動ガスが動翼に流入するように、ノズル翼５の流出角α
2 を設計して設置している。これにより、図４において
示すように、スクロール流出角α2 分布の平均値が全周
にわたって設計流出角α2Dと略等しくなる。
る図２（ｂ）に示すように、ノズル翼５は、隣接して配
置したノズル翼５の間の流路７の最も狭いところで結ん
だ、いわゆるスロートライン９の一端がノズル翼５上面
の後縁５２にくるようにした、絞り流路に形成されると
ともに、隣接して配置したノズル翼５の後縁５２の間の
出口翼ピッチＰとスロートの幅Ｏで定義される角度α
2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐが、略スクロール設計流出角α2Dと
なるようにした。すなわち、タービンの設計条件に対
し、効率が最も高くなるよう、平均的なスクロール１に
おける設計流出角α2Dを定め、その設計流出角α2Dで作
動ガスが動翼に流入するように、ノズル翼５の流出角α
2 を設計して設置している。これにより、図４において
示すように、スクロール流出角α2 分布の平均値が全周
にわたって設計流出角α2Dと略等しくなる。
【００２０】また、ノズル翼５の翼形状は、本実施例で
は、できるだけスクロール内流れ（ほぼ流線が角度α2D
の対数らせんに近い形と想定）に沿うよう、若干上面を
凸の形状にしているが、直線翼であっても、その他のプ
ロファイル翼であっても良い。
は、できるだけスクロール内流れ（ほぼ流線が角度α2D
の対数らせんに近い形と想定）に沿うよう、若干上面を
凸の形状にしているが、直線翼であっても、その他のプ
ロファイル翼であっても良い。
【００２１】本実施例は、上述した構成にされ、巻き角
φに対する（したがって、動翼２周方向の）スクロール
流出角＝動翼流入角α2 の分布が、図４の実線で示すよ
うに、全周にわたり一様で、かつ設計値α2Dに近づく。
さらに、データの図示は省略したが、巻き角φに対する
スクロール流出速度、すなわち、動翼２への流入速度の
分布も従来より一様化する。これにより、動翼２への流
入流れの周方向非一様性に起因する、動翼２の性能低下
が抑制され、タービン性能が向上する。
φに対する（したがって、動翼２周方向の）スクロール
流出角＝動翼流入角α2 の分布が、図４の実線で示すよ
うに、全周にわたり一様で、かつ設計値α2Dに近づく。
さらに、データの図示は省略したが、巻き角φに対する
スクロール流出速度、すなわち、動翼２への流入速度の
分布も従来より一様化する。これにより、動翼２への流
入流れの周方向非一様性に起因する、動翼２の性能低下
が抑制され、タービン性能が向上する。
【００２２】また、動翼２のまわり全周にノズル翼を設
ける、いわゆるノズル付スクロールにする場合に比べ、
ノズルリングをスクロール１に挿入するスペースをとる
必要がないため、ノズルレススクロールの特徴であるコ
ンパクトさをキープできる。また、ノズル付スクロール
にするより安価にできる。さらに、空力的にも広い流量
範囲にわたって性能低下が小さいという、ノズルレスス
クロールのメリットをキープできる。
ける、いわゆるノズル付スクロールにする場合に比べ、
ノズルリングをスクロール１に挿入するスペースをとる
必要がないため、ノズルレススクロールの特徴であるコ
ンパクトさをキープできる。また、ノズル付スクロール
にするより安価にできる。さらに、空力的にも広い流量
範囲にわたって性能低下が小さいという、ノズルレスス
クロールのメリットをキープできる。
【００２３】従来のノズル付スクロール、ノズルレスス
クロールと本実施例のタービンスクロールの比較をして
みると次のようになる。
クロールと本実施例のタービンスクロールの比較をして
みると次のようになる。
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のタービン
スクロールによれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、 （１）タービンの設計条件に対し、効率が最も高くなる
ような流出角で、作動ガスはスクロールの全周から動翼
に流入し、タービン効率を向上できる。 （２）ノズル翼のスクロールへの設置による作動ガスの
エネルギ損失も発生しない。 （３）コンパクト性に富み、また広い流量範囲にわたっ
て秀れた性能を発揮できる。
スクロールによれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、 （１）タービンの設計条件に対し、効率が最も高くなる
ような流出角で、作動ガスはスクロールの全周から動翼
に流入し、タービン効率を向上できる。 （２）ノズル翼のスクロールへの設置による作動ガスの
エネルギ損失も発生しない。 （３）コンパクト性に富み、また広い流量範囲にわたっ
て秀れた性能を発揮できる。
【図１】本発明のタービンスクロールの一実施例を示す
側断面図、
側断面図、
【図２】図１に示す実施例の詳細を示す図で、図２
（ａ）は図１に示す矢視Ａ−Ａでの断面図、図２（ｂ）
は図２（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂの詳細断面図、
（ａ）は図１に示す矢視Ａ−Ａでの断面図、図２（ｂ）
は図２（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂの詳細断面図、
【図３】従来のタービンスクロールの側断面図、
【図４】スクロールの全巻き角における流出角と設計流
出角を示す図である。
出角を示す図である。
１ スクロール ２ 動翼 ３ タービン回転中心 ４ 回転軸 ５ ノズル翼 ５１ 前縁 ５２ 後縁 ５３ 上面 ６ 支持板 ７ 流路 ８ タービンケーシング ９ スロートライン １０ 入口 １１ スクロール巻き始め断面 １２ スクロール巻き終り断面 １３ 舌部 １４ 流入流れ １５ 吹き抜け流れ １６ ウェイク １７ 軌跡 Ｏ スロート部 Ｐ 隣接するノズル翼のピッチ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】過給機等のラジアルタービン、若しくは
斜流タービンにおいて、動翼の外周辺に、渦巻状の流路
を形成し、流路の接線方向に設けた入口から流入する作
動流体を動翼の全周方向に流入させるようにしたタービ
ンスクロールとして、図３に示すものが、従来から使用
されている。
斜流タービンにおいて、動翼の外周辺に、渦巻状の流路
を形成し、流路の接線方向に設けた入口から流入する作
動流体を動翼の全周方向に流入させるようにしたタービ
ンスクロールとして、図３に示すものが、従来から使用
されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】図に示すように、紙面直角方向に設けた回
転軸４の外周に固着した動翼２の外周辺に設けられた、
渦巻状流路であるスクロール１に、矢視方向に流入した
作動ガスは、スクロール１内を流れる間に半径方向の流
速成分が与えられ、その内周から動翼２に流入する。さ
らに、動翼２に流入した作動ガスは、動翼２の流路内で
加速膨張、及び偏向により動翼２に仕事を与え、動翼２
を回転軸４まわりに回転させた後、紙面直角方向に設置
された、図示省略したディフューザを通ってタービンか
ら流出する。なお、同図において１１は、スクロール１
が始まる、流路を渦巻状に巻き始める断面、１２は、ス
クロール１が終わる、渦巻状を巻き終る断面、１３は、
スクロール１が始まる部分と終る部分をへだてる壁の終
端部で、舌部とよばれている。
転軸４の外周に固着した動翼２の外周辺に設けられた、
渦巻状流路であるスクロール１に、矢視方向に流入した
作動ガスは、スクロール１内を流れる間に半径方向の流
速成分が与えられ、その内周から動翼２に流入する。さ
らに、動翼２に流入した作動ガスは、動翼２の流路内で
加速膨張、及び偏向により動翼２に仕事を与え、動翼２
を回転軸４まわりに回転させた後、紙面直角方向に設置
された、図示省略したディフューザを通ってタービンか
ら流出する。なお、同図において１１は、スクロール１
が始まる、流路を渦巻状に巻き始める断面、１２は、ス
クロール１が終わる、渦巻状を巻き終る断面、１３は、
スクロール１が始まる部分と終る部分をへだてる壁の終
端部で、舌部とよばれている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】このように構成されたタービンスクロール
では、タービンケーシング８の入口１０から流入したエ
ネルギの高い作動ガスは、巻き始め断面１１からスクロ
ール１に流入して流入流れ１４となり、タービン回転中
心３まわりに反時計まわりにまわりながら、一部は内周
から動翼２に流入して動翼２を回転させる。スクロール
１を一周して流れる間に動翼２に流入しなかった作動ガ
スは、巻き終り断面１２より、再びスクロール１の巻き
始め部に吹き出す、吹き抜け流れ１５となり、巻き始め
断面１１より流入した流入流れ１４と合流する。なお、
スクロール１の円周方向の断面位置は、タービン回転中
心３と巻き始め断面１１を通る半径線を基準０°とす
る、タービン回転中心３まわりの周方向角度で定義する
ことが行われており、以下、この周方向角度を本明細書
では、単に巻き角φと称することにする。
では、タービンケーシング８の入口１０から流入したエ
ネルギの高い作動ガスは、巻き始め断面１１からスクロ
ール１に流入して流入流れ１４となり、タービン回転中
心３まわりに反時計まわりにまわりながら、一部は内周
から動翼２に流入して動翼２を回転させる。スクロール
１を一周して流れる間に動翼２に流入しなかった作動ガ
スは、巻き終り断面１２より、再びスクロール１の巻き
始め部に吹き出す、吹き抜け流れ１５となり、巻き始め
断面１１より流入した流入流れ１４と合流する。なお、
スクロール１の円周方向の断面位置は、タービン回転中
心３と巻き始め断面１１を通る半径線を基準０°とす
る、タービン回転中心３まわりの周方向角度で定義する
ことが行われており、以下、この周方向角度を本明細書
では、単に巻き角φと称することにする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【作用】本発明のタービンスクロールにおいては、上述
の手段、すなわち巻き角φ＝１５０°〜２１０°におけ
るスクロール流出部に、流出角α20/P＝sin -1Ｏ／Ｐが
設計流出角α2Dに略等しくなるように複数設けられたノ
ズルは、この巻き角位置近傍で動翼に流入する低エネル
ギの流入流れの流出角α2 を、設計流出角α2Dに合わせ
る作用をする。
の手段、すなわち巻き角φ＝１５０°〜２１０°におけ
るスクロール流出部に、流出角α20/P＝sin -1Ｏ／Ｐが
設計流出角α2Dに略等しくなるように複数設けられたノ
ズルは、この巻き角位置近傍で動翼に流入する低エネル
ギの流入流れの流出角α2 を、設計流出角α2Dに合わせ
る作用をする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】
【実施例】以下、本発明のタービンスクロールの実施例
を図面にもとづき説明する。図１は、本発明のタービン
スクロールの一実施例を示す側断面図である。
を図面にもとづき説明する。図１は、本発明のタービン
スクロールの一実施例を示す側断面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】図に示すように、スクロール１の巻き角φ
＝１５０°〜２１０°の範囲の流出部には、後縁５２を
内周側にして、流入流れ１４の方向から傾斜させた複数
のノズル翼５が設置されている。このノズル翼５は、ス
クロール１を形成する、タービンケーシング８に支持さ
れ、動翼２の外周に配置されている。
＝１５０°〜２１０°の範囲の流出部には、後縁５２を
内周側にして、流入流れ１４の方向から傾斜させた複数
のノズル翼５が設置されている。このノズル翼５は、ス
クロール１を形成する、タービンケーシング８に支持さ
れ、動翼２の外周に配置されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】また、図１の部分拡大図である、図２に示
すように、ノズル翼５は、隣接して配置したノズル翼５
の間の流路７の最も狭いところで結んだ、いわゆるスロ
ートライン９の一端がノズル翼５上面の後縁５２にくる
ようにした、絞り流路に形成されるとともに、隣接して
配置したノズル翼５の後縁５２の間の出口翼ピッチＰと
スロートの幅Ｏで定義される角度α20/P＝sin -1Ｏ／Ｐ
が、略スクロール設計流出角α2Dとなるようにした。す
なわち、タービンの設計条件に対し、効率が最も高くな
るよう、平均的なスクロール１における設計流出角α2D
を定め、その設計流出角α2Dで作動ガスが動翼に流入す
るように、ノズル翼５の流出角α2 を設計して設置して
いる。これにより、図４において示すように、スクロー
ル流出角α2 分布の平均値が全周にわたって設計流出角
α2Dと略等しくなる。
すように、ノズル翼５は、隣接して配置したノズル翼５
の間の流路７の最も狭いところで結んだ、いわゆるスロ
ートライン９の一端がノズル翼５上面の後縁５２にくる
ようにした、絞り流路に形成されるとともに、隣接して
配置したノズル翼５の後縁５２の間の出口翼ピッチＰと
スロートの幅Ｏで定義される角度α20/P＝sin -1Ｏ／Ｐ
が、略スクロール設計流出角α2Dとなるようにした。す
なわち、タービンの設計条件に対し、効率が最も高くな
るよう、平均的なスクロール１における設計流出角α2D
を定め、その設計流出角α2Dで作動ガスが動翼に流入す
るように、ノズル翼５の流出角α2 を設計して設置して
いる。これにより、図４において示すように、スクロー
ル流出角α2 分布の平均値が全周にわたって設計流出角
α2Dと略等しくなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】図１に示す実施例の部分詳細図、
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １ スクロール ２ 動翼 ３ タービン回転中心 ４ 回転軸 ５ ノズル翼 ５２ 後縁 ５３ 上面 ７ 流路 ８ タービンケーシング ９ スロートライン １０ 入口 １１ スクロール巻き始め断面 １２ スクロール巻き終り断面 １３ 舌部 １４ 流入流れ １５ 吹き抜け流れ １６ ウェイク １７ 軌跡 Ｏ スロート部 Ｐ 隣接するノズル翼のピッチ
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
Claims (1)
- 【請求項１】 タービン動翼の外周に渦巻状流路を形成
するスクロールを設けたタービンスクロールにおいて、
前記スクロールの巻き始めの巻き角を０°としたとき
の、巻き角１５０°〜２１０°における前記スクロール
の流出部に、流出角α2O/P＝sin -1Ｏ／Ｐが設計流出角
α2Dに略等しく、かつ隣接させた翼の間の流路が絞り流
路に形成される複数のノズル翼を設けたことを特徴とす
るタービンスクロール。但し、Ｐは隣接させたノズル翼
のピッチ、Ｏはスロート幅である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08248195A JP3462613B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | タービンスクロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08248195A JP3462613B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | タービンスクロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284602A true JPH08284602A (ja) | 1996-10-29 |
| JP3462613B2 JP3462613B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=13775716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08248195A Expired - Fee Related JP3462613B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | タービンスクロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3462613B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7043913B2 (en) * | 2003-06-23 | 2006-05-16 | Komatsu Ltd. | Turbocharger |
| CN103052778A (zh) * | 2010-12-20 | 2013-04-17 | 三菱重工业株式会社 | 径流式涡轮或斜流式涡轮的涡旋部构造 |
| WO2020217658A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 | ヤマハ発動機株式会社 | 鞍乗型車両 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP08248195A patent/JP3462613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7043913B2 (en) * | 2003-06-23 | 2006-05-16 | Komatsu Ltd. | Turbocharger |
| CN103052778A (zh) * | 2010-12-20 | 2013-04-17 | 三菱重工业株式会社 | 径流式涡轮或斜流式涡轮的涡旋部构造 |
| US9638058B2 (en) | 2010-12-20 | 2017-05-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Scroll portion structure for radial turbine or diagonal flow turbine |
| EP2657481A4 (en) * | 2010-12-20 | 2017-12-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Scroll portion structure for radial turbine or diagonal flow turbine |
| WO2020217658A1 (ja) * | 2019-04-24 | 2020-10-29 | ヤマハ発動機株式会社 | 鞍乗型車両 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3462613B2 (ja) | 2003-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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