KR101579047B1 - 터보 과급기, 터빈 노즐 및 선박 - Google Patents

Abstract

터빈 효율을 향상시킴과 함께, 기관 부하에 따라 터빈 노즐에 유입되는 배기 가스 유입 면적을 효과적으로 변화시킬 수 있는 터보 과급기, 터빈 노즐 및 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다. 터빈 노즐 (25) 에 있어서, 외주측 부재 (25b) 와 구획 부재 (42) 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 장의 외주 날개부 (44) 를 형성하고, 내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 장의 내주 날개부 (45) 를 형성하였다. 그리고, 내주 날개부 (45) 의 배기 가스의 흐름 방향 하류측의 후방 가장자리부 (45b) 를, 외주 날개부 (44) 의 후방 가장자리부 (44b) 보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성하였다. 이로써, 터빈 노즐 (25) 의 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 을, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 크게 설정하였다.

Description

터보 과급기, 터빈 노즐 및 선박{TURBOCHARGER, TURBINE NOZZLE, AND SHIP}

본 발명은, 예를 들어 선박용 내연 기관이나 발전용 내연 기관 등의 대형 내연 기관과 조합하여 사용되는 터보 과급기, 터빈 노즐 및 선박에 관한 것이다.

최근, 선박의 저부하 운전이 활발하게 행해지고 있어, 선박용 내연 기관에 있어서는, 저부하시에 보다 높은 성능이 요구되고 있다.

이 때문에, 선박용 내연 기관이나 발전용 내연 기관 등의 대형 내연 기관과 조합하여 사용되는 터보 과급기로서는, 내측 케이싱과 외측 케이싱 사이에 형성되는 공간이, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스를 터빈 노즐의 외주측으로 유도하기 위한 제 1 배기 가스 유로가 되도록 구성되고, 내측 케이싱의 내주측에, 제 1 배기 가스 유로 도중에서 분기된 배기 가스를 터빈 노즐의 내주측으로 유도하기 위한 제 2 배기 가스 유로가 형성된 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이로써, 기관 부하에 따라 터빈 노즐로 유입되는 배기 가스 유입 면적을 2 단계 (제 1 배기 가스 유로만 또는 제 1 배기 가스 유로와 제 2 배기 가스 유로의 양방) 로 변화시킬 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 터보 과급기에 있어서는, 제 1 배기 가스 유로만으로부터 배기 가스를 터빈 노즐로 유도한 경우에, 배기 가스가, 제 1 배기 가스 유로와 제 2 배기 가스 유로를 가로막기 위해 터빈 노즐에 형성되어 있는 구획 부재 (내측 케이싱) 를 따라 터빈 노즐의 하류측으로 흐른다. 그 때문에, 터빈 노즐로부터 도출된 배기 가스가 터빈 동익 전체로 유도되지 않게 되어, 터빈 노즐에 구획 부재를 형성하지 않은 터보 과급기에 비해 터빈 효율이 저하된다는 문제가 있었다.

그래서, 특허문헌 2 에는, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스가 유도되는 터보 압축기의 터빈 노즐에, 그 반경 방향의 도중 위치에 구획 부재를 형성하여, 그 구획 부재의 외주측이 터빈 노즐로 유도되는 배기 가스의 상류측으로부터 하류측을 향하여 터빈 노즐의 내주측으로 경사지는 구성의 터보 과급기가 개시되어 있다.

이와 같은 터보 과급기에 의하면, 구획 부재보다 반경 방향 외측의 터빈 노즐을 흐르는 배기 가스는, 구획 부재 외주측의 경사를 따라 터빈 노즐의 내주측으로 유도되게 된다. 이로써, 터빈 노즐로부터 도출되는 배기 가스를 터빈 동익 전체로 유도할 수 있다. 따라서, 구획 부재의 외주측을 경사지게 하지 않은 경우에 비해 터빈 효율을 향상시키는 것이 가능하게 되어 있다.

일본 특허공보 제5222274호 일본 공개특허공보 2012-215129호

상기한 바와 같이, 터빈 노즐로부터 도출되는 배기 가스를 터빈 동익 전체로 유도한다는 관점에서 보면, 구획 부재의 외주측을 경사지게 할 뿐만 아니라, 구획 부재 자체를 가능한 한 반경 방향 내측에 형성하는 것이 바람직하다.

또, 저부하시에 보다 높은 성능을 얻는다는 관점에서도, 구획 부재를 가능한 한 반경 방향 내측에 형성하는 것이 바람직하다.

그러나, 구획 부재 자체를 반경 방향 내측으로 이동시키면, 구획 부재보다 반경 방향 내측의 제 2 배기 가스 유로의 폭이 좁아진다. 그러면, 구획 부재보다 내측의 노즐 날개 부분이, 구획 부재보다 외측의 노즐 날개 부분을 단순히 연장한 구성으로 되어 있는 경우, 제 2 배기 가스 유로의 면적이 작아진다. 그 결과, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스를, 제 1 배기 가스 유로에만 흘린 경우와, 제 1 배기 가스 유로와 제 2 배기 가스 유로의 양방에 흘린 경우에서 터빈 노즐에 유입되는 배기 가스 유입 면적의 변화량이 작아진다. 그러면, 기관 부하에 따라 터빈 노즐에 유입되는 배기 가스 유입 면적을 2 단계로 변화시킴에 따른 효과가 작아져 버린다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 배기 가스 유입 면적을 작게 한 경우의 터빈 효율을 향상시킴으로써, 기관 저부하시에 있어서 최적의 배기 가스 유입 면적으로 전환한 상태에서의 기관 성능을 개선할 수 있는 터보 과급기, 터빈 노즐 및 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태는, 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기로서, 상기 터보 과급기에 형성된 터빈은, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익과, 그 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 복수의 터빈 노즐과, 상기 내연 기관의 출력에 관계없이 상기 터빈 노즐로 배기 가스를 유도하는 제 1 배기 가스 유로와, 상기 내연 기관의 출력이 특정 출력 이상일 때에만 상기 터빈 노즐로 배기 가스를 유도하는 제 2 배기 가스 유로를 구비하고, 상기 터빈 노즐은, 상기 제 1 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스와 상기 제 2 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스를 차단하는 구획 부재와, 상기 제 1 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스가 통과하는 제 1 배기 가스 유로측 날개부와, 상기 제 2 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스가 통과하는 제 2 배기 가스 유로측 날개부를 구비하고, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 제 2 배기 가스 유로측 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 제 1 배기 가스 유로측 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 양태는, 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기로서, 상기 터보 과급기에 형성된 터빈은, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익과, 그 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐을 구비하고, 상기 터빈 노즐은, 원통상의 내주측 부재와, 상기 내주측 부재보다 큰 내경을 갖고, 상기 내주측 부재의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재와, 상기 내주측 부재와 상기 외주측 부재 사이에 형성된 구획 부재와, 상기 외주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부와, 상기 내주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부를 구비하고, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 스로트폭이란, 서로 인접하는 외주 날개부끼리, 내주 날개부끼리의 사이에 형성되는 배기 가스 유로에 있어서, 외주 날개부끼리, 내주 날개부끼리의 간격이 가장 작아지는 부분의 간격 치수를 말한다.

외주 날개부와 내주 날개부는, 동일한 단면 형상이며, 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 직경 방향으로 연속해서 형성한 경우, 터빈 노즐의 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 외주 날개부끼리, 내주 날개부끼리의 간격은, 터빈 노즐의 직경 방향 내측으로 갈수록 작아진다. 그러면, 서로 인접하는 외주 날개끼리의 사이, 내주 날개끼리의 사이에 형성되는 배기 가스 유로의 스로트폭도, 직경 방향 내측으로 갈수록 작아진다.

이에 반해, 본 발명의 제 1 양태 및 제 2 양태에 관련된 터보 과급기에 의하면, 서로 인접하는 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭을, 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 함으로써, 내주측 부재와 구획 부재 사이를 흐르는 배기 가스의 유로 면적을 증대시키는 것이 가능해진다. 그러면, 구획 부재를 반경 방향 내측으로 이동시켜 설치해도, 내주측 부재와 구획 부재 사이를 흐르는 배기 가스의 유량이 적어져 버리는 것을 억제할 수 있다.

상기 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서, 상기 외주 날개부의 날개 표면 형상과 상기 내주 날개부의 날개 표면 형상이 연속되도록 형성되고, 상기 내주 날개부의 후방 가장자리부가, 상기 외주 날개부의 후방 가장자리부보다 상기 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있다.

외주 날개부와 내주 날개부를, 당초에는 동일한 단면 형상으로 하여, 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 직경 방향으로 연속해서 형성해 두고, 그 후, 내주 날개부의 후방 가장자리를 절삭한다. 그러면, 내주 날개부의 후방 가장자리부가, 외주 날개부의 후방 가장자리부보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치한다. 이로써, 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 커진다.

본 발명의 제 3 양태는, 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기로서, 상기 터보 과급기에 형성된 터빈은, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익과, 그 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐을 구비하고, 상기 터빈 노즐은, 원통상의 내주측 부재와, 상기 내주측 부재보다 큰 내경을 갖고, 상기 내주측 부재의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재와, 상기 내주측 부재와 상기 외주측 부재 사이에 형성된 구획 부재와, 상기 외주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부와, 상기 내주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부를 구비하고, 상기 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서, 상기 외주 날개부의 날개 표면 형상과 상기 내주 날개부의 날개 표면 형상이 연속되도록 형성되고, 상기 내주 날개부의 후방 가장자리부가, 상기 외주 날개부의 후방 가장자리부보다 상기 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 터보 과급기는, 내주 날개부의 후방 가장자리부가, 외주 날개부의 후방 가장자리부보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 것이면 되고, 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있지 않아도 된다. 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 작아도, 외주 날개부와 내주 날개부가 동일한 단면 형상이며, 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 직경 방향으로 연속해서 형성되어 있는 경우와 비교하면, 상기 구성에 의해 충분한 작용 효과가 얻어진다.

또, 상기 둘레 방향을 따른 상기 외주 날개부의 장수보다, 상기 내주 날개부의 장수쪽이 적게 형성되어 있도록 해도 된다.

이것에 의해서도, 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 커진다.

본 발명의 제 4 양태는, 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기의 터빈 동익의 상류측에 배치되고, 상기 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐로 할 수도 있다. 이 터빈 노즐은, 원통상의 내주측 부재와, 상기 내주측 부재보다 큰 내경을 갖고, 상기 내주측 부재의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재와, 상기 내주측 부재와 상기 외주측 부재 사이에 형성된 구획 부재와, 상기 외주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부와, 상기 내주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부를 구비하고, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 터빈 노즐은, 이미 형성된 터보 과급기에 장착하는 것도 가능하다.

본 발명의 제 5 양태는, 선체에 내연 기관과, 상기한 바와 같은 터보 과급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박으로 할 수도 있다.

본 발명에 관련된 터보 과급기에 의하면, 배기 가스 유입 면적을 작게 한 경우의 터빈 효율을 향상시킴으로써, 기관 저부하시에 있어서 최적의 배기 가스 유입 면적으로 전환한 상태에서의 기관 성능을 개선할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 터보 과급기의 터빈측을 나타내는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 터보 과급기에 구비한 터빈 노즐을 중심축에 직교하는 방향에서 본 도면이다.
도 3a 는 도 2 의 D-D 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 3b 는 도 2 의 E-E 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 4 는 도 2 의 F-F 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 5 는 터빈 노즐에 있어서의 반경 방향 위치와 스로트폭의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 관련된 배기 터빈 과급기의 일 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 5 를 참조하면서 설명한다.

도 1 은 본 실시형태에 관련된 터보 과급기의 터빈측을 나타내는 단면도, 도 2 는 도 1 의 터보 과급기에 구비한 터빈 노즐을 중심축에 직교하는 방향에서 본 도면이다. 도 3a 는 도 2 의 D-D 화살표 방향에서 본 단면도이고, 도 3b 는 도 2 의 E-E 화살표 방향에서 본 단면도이다. 도 4 는 도 2 의 F-F 화살표 방향에서 본 단면도이다. 도 5 는 터빈 노즐에 있어서의 반경 방향 위치와 스로트폭의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 터보 과급기 (「배기 터빈 과급기」라고도 한다) (10) 는, 내연 기관 (도시 생략) 의 연소용 공기를 압축하여, 밀도를 높인 공기를 내연 기관의 연소실 (도시 생략) 내로 강제적으로 보내는 것이다. 터보 과급기 (10) 는, 터빈 (20) 과 압축기 (도시 생략) 를 구비하고 있다.

터빈 (20) 은, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익 (30) 과, 터빈 동익 (30) 으로 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐 (25) 을 구비하고 있다.

이와 같은 터보 과급기는, 내연 기관과 함께 선체 (도시 생략) 에 탑재되어 선박을 구성한다.

터보 과급기 (10) 는, 터빈 (20) 에 도입한 내연 기관의 배기 가스가 팽창하여 얻어지는 축 출력에 의해 로터축 (31) 의 타단부에 배치된 압축기 (도시 생략) 를 회전시켜, 고밀도로 압축한 압축 공기를 내연 기관에 공급하도록 구성된, 예를 들어 축류식 터빈이다.

또한, 도 1 중에 격자상의 해칭으로 나타내는 부분은, 단열 및 방음의 목적으로 설치된 단열재 (11) 이다.

터빈 (20) 은, 내측 케이싱 (21) 과 외측 케이싱 (22) 사이에 형성되는 공간이, 내연 기관의 출력에 관계없이 배기 가스를 터빈 노즐 (25) 로 유도하기 위한 배기 가스 유로 (제 1 배기 가스 유로) (26) 가 되도록 구성된 가스 입구 케이싱 (27) 을 구비하고 있다.

이와 같은 2 중 구조의 가스 입구 케이싱 (27) 에서는, 배기 가스 유로 (26) 가 터빈 (20) 의 회전 방향의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 가스 입구 케이싱 (27) 의 가스 입구 (27a) 로부터 도 1 중에 화살표 Gi 로 나타내는 바와 같이 도입된 배기 가스는, 배기 가스 유로 (26) 를 지나 가스 입구 케이싱 (27) 의 가스 출구 (27b) 로 유도된 후, 도 1 중에 화살표 Go 로 나타내는 바와 같이 하여 가스 출구 케이싱 (28) 의 출구에서 외부로 배출된다. 또, 가스 출구 (27b) 는, 회전 방향의 전체 둘레에 걸쳐 터빈 노즐 (25) 로 배기 가스를 공급하도록 개구되어 형성되어 있다.

또, 터빈 (20) 은, 로터축 (31) 의 일단부에 형성된 로터 디스크 (32) 와, 이 로터 디스크 (32) 의 주연부에 둘레 방향을 따라 장착된 다수의 터빈 동익 (30) 을 구비하고 있다. 터빈 동익 (30) 은, 터빈 노즐 (25) 의 출구가 되는 하류측에 근접하여 형성되어 있다. 그리고, 터빈 노즐 (25) 로부터 분출되는 고온의 배기 가스가 터빈 동익 (30) 을 통과하여 팽창함으로써, 로터 디스크 (32) 및 로터축 (31) 이 회전하도록 되어 있다.

가스 입구 케이싱 (27) 에 있어서, 내측 케이싱 (21) 의 일단부는, 외측 케이싱 (22) 의 일단부에 체결 수단 (예를 들어, 스터드 볼트 (23) 및 너트 (24)) 에 의해 고정 지지되어 있다. 즉, 내측 케이싱 (21) 은, 로터 디스크 (32) 의 반대측이 되는 지면 우측의 케이싱 단부 (端部) 에 형성된 플랜지면 (21a) 과, 이 플랜지면 (21a) 에 대향하도록 형성된 외측 케이싱 (22) 의 플랜지면 (22a) 을 중첩시킨 상태로 하고, 이 상태에서 체결 수단 (예를 들어, 너트 (24)) 을 단단히 조여 감으로써 고정 지지되어 있다. 이들 플랜지면 (21a, 22a) 은 모두 로터 디스크 (32) 와 일체로 회전하는 로터축 (31) 의 축 방향과 직교하는 면으로 되어 있다.

내측 케이싱 (21) 의 내주측 (반경 방향 내측) 에는, 내연 기관의 출력이 특정 출력 이상일 때에만 배기 가스 유로 (26) 도중에서 분기된 배기 가스를 터빈 노즐 (25) 의 내주측 (반경 방향 내측) 으로 유도하는 배기 가스 유로 (제 2 배기 가스 유로) (36) 가, 터빈 (20) 의 회전 방향의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 이 배기 가스 유로 (36) 는, 배기 가스 유로 (26) 의 내주측 (반경 방향 내측) 에 형성되어 있으며, 배기 가스 유로 (26) 와 배기 가스 유로 (36) 는, 내측 케이싱 (21) 에 형성된 격벽 (37) 에 의해 나누어져 있다.

또, 내측 케이싱 (21) 의 일단 내주부 (일단부 내주측) 에는, 배관 (38) 을 접속시키기 위한 플랜지 (39) 가 형성되어 있다. 배관 (38) 의 도중에는, 제어 장치 (40) 에 의해 자동적으로 개폐되는 개폐 밸브 (예를 들어, 버터플라이 밸브) (41) 가 접속되어 있다. 그리고, 배기 가스 유로 (26) 도중에서 분기된 배기 가스는, 플랜지 (39) 및 배관 (38) 을 지나 내주측 배기 가스 유로 (36) 로 유도되도록 되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 일반적으로 노즐 링이라고 불리며 터빈 노즐 (25) 을 형성하는 링상 부재는, 원통상의 내주측 부재 (25a) 와, 내주측 부재 (25a) 보다 큰 내경을 가진 원통상이며, 내주측 부재 (25a) 의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재 (25b) 와, 내주측 부재 (25a) 와 외주측 부재 (25b) 사이에 동심상으로 형성된 원통상의 구획 부재 (42) 를 구비한 2 중 링 구조로 되어 있다. 구획 부재 (42) 는, 배기 가스 유로 (26) 로부터 유도된 배기 가스와 배기 가스 유로 (36) 로부터 유도된 배기 가스를 차단한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 터빈 노즐 (25) 의 내주측 부재 (25a) 는, 내측 케이싱 (21) 의 타단 (로터 디스크 (32) 측 단부) 내주부 (타단부 내주측) 에 볼트 (35) 를 통하여 결합되어 (장착되어) 있다.

한편, 터빈 노즐 (25) 의 외주측 부재 (25b) 는, 가스 입구측 (가스 출구 (27b) 측) 의 단부 내주면 (25c) 이 나팔 형상으로 확경되어 있다. 또, 외측 케이싱 (22) 의 로터 디스크 (32) 측 단부에는, 외측 케이싱 (22) 의 내주면을 로터 디스크 (32) 의 방향으로 절곡하도록 하여 형성된 단차부 (22b) 가 형성되어 있다. 그리고, 이 단차부 (22b) 와, 노즐 링의 가스 입구측 단부에 형성된 단차부 (25d) 가 축 방향에서 걸어맞춰지도록 (끼워맞춰지도록) 구성되어 있다.

또한, 노즐 링의 외주측 부재 (25b) 에는, 가스 출구측 (터빈 동익 (30) 측)이 되는 단부에 가스 안내통 (29) 이 연결되어 있다. 노즐 링의 외주측 부재 (25b) 와 가스 안내통 (29) 의 연결부는, 서로의 단부끼리를 끼워맞춘 스피곳 구조로 되어 있다.

구획 부재 (42) 의 내주면 (42a) 은, 터빈 노즐 (25) 의 루트측 (노즐 링의 내주측 부재 (25a) 측) 에 있어서, 격벽 (37) 의 내주면 (반경 방향 내측의 표면) (37a) 에 연속되는 면을 형성함과 함께, 로터축 (31) 및 노즐 링의 내주측 부재 (25a) 와 대략 평행하게 되어 있다.

또, 구획 부재 (42) 의 외주면 (외주측) (42b) 은, 배기 가스 유로 (26) 로부터 외주측 터빈 노즐 (25) 로 유도되는 배기 가스의 상류측으로부터 하류측 (도 1 에 있어서 우측에서 좌측) 을 향하여 터빈 노즐 (25) 의 내주측으로 경사지는 테이퍼 형상으로 하는 것이 바람직하다.

외주측 터빈 노즐 (25) 로 유도되는 배기 가스의 상류측으로부터 하류측을 향하여 테이퍼 형상으로 되어 있는 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 은, 그 테이퍼 각도가, 예를 들어 20°정도로 되어 있다.

또, 구획 부재 (42) 는, 외주측 부재 (25b) 와 구획 부재 (42) 사이에 형성되는 스로트 면적과, 내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 사이에 형성되는 스로트 면적의 비가, 예를 들어 9 : 1 (90 ％ : 10 ％) 이 되는 위치에 형성되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 터빈 노즐 (25) 에 있어서, 외주측 부재 (25b) 와 구획 부재 (42) 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부 (제 1 배기 가스 유로측 날개부) (44) 가 형성되고, 내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부 (제 2 배기 가스 유로측 날개부) (45) 가 형성되어 있다. 외주 날개부 (44) 에는 배기 가스 유로 (26) 로부터 유도된 배기 가스가 통과하고, 내주 날개부 (45) 에는 배기 가스 유로 (36) 로부터 유도된 배기 가스가 통과한다.

도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 외주 날개부 (44) 및 내주 날개부 (45) 는, 배기 가스의 흐름 방향 상류측을 향한 날개 표면 (44s, 45s) 이, 흐름 방향 하류측으로 오목해지는 만곡면을 이루고 있다. 또, 외주 날개부 (44) 및 내주 날개부 (45) 에 있어서, 배기 가스의 흐름 방향 하류측을 향한 날개 표면 (44t, 45t) 이, 흐름 방향 하류측으로 볼록해지는 만곡면을 이루고 있다. 그리고, 구획 부재 (42) 를 사이에 둔 내주측과 외주측에서, 외주 날개부 (44) 와 내주 날개부 (45) 는, 날개 표면 (44s, 44t) 의 형상과 내주 날개부 (45) 의 날개 표면 (45s, 45t) 의 형상이 구획 부재 (42) 를 사이에 두고 연속되도록 형성되어 있다.

이로써, 도 3a, 도 3b 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 외주 날개부 (44) 의 배기 가스의 흐름 방향 상류측의 전방 가장자리부 (44f) 와, 내주 날개부 (45) 의 전방 가장자리부 (45f) 는, 배기 가스의 흐름 방향에 있어서 동일 위치에 형성되어 있다.

한편, 내주 날개부 (45) 의 배기 가스의 흐름 방향 하류측의 후방 가장자리부 (45b) 는, 외주 날개부 (44) 의 후방 가장자리부 (44b) 보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있다.

그러면, 도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 터빈 노즐 (25) 의 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이 유로의 최협폭의 값, 즉 스로트폭 (S1) 이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 크게 설정되어 있다.

이와 같은 내주 날개부 (45) 를 형성하려면, 예를 들어, 외주 날개부 (44) 와 내주 날개부 (45) 를, 당초에는 동일한 단면 형상으로 하여, 구획 부재 (42) 를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 직경 방향으로 연속해서 형성해 두고, 그 후, 내주 날개부 (45) 의 후방 가장자리를 절삭한다. 그러면, 내주 날개부 (45) 의 후방 가장자리부 (45b) 가, 외주 날개부 (44) 의 후방 가장자리부 (44b) 보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치한다. 이로써, 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 이, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 커진다.

물론, 이와 같이, 내주 날개부 (45) 의 후방 가장자리부 (45b) 를 나중에 절삭하는 것이 아니라, 미리 소정 치수로 형성해도 된다. 이 터빈 노즐 (25) 의 제조 방법에 대해서는 전혀 한정되는 것이 아니다.

다음으로, 이와 같이 구성된 터보 과급기 (10) 에 있어서의 배기 가스의 흐름에 대하여 설명한다.

예를 들어, 내연 기관의 부하가 낮고, 배기 가스의 양이 적은 경우에는, 개폐 밸브 (41) 가 전체 폐쇄 상태가 되고, 내연 기관의 부하가 높고, 배기 가스의 양이 많은 경우에 개폐 밸브 (41) 가 전체 개방 상태가 된다.

즉, 내연 기관의 부하가 낮고, 배기 가스의 양이 적은 경우에는, 가스 입구 케이싱 (27) 의 가스 입구 (27a) 로부터 도입된 배기 가스의 전체량이, 배기 가스 유로 (26) 를 지나 외주측 가스 출구 (27b) 로 유도된다. 외주측 가스 출구 (27b) 로 유도된 배기 가스는, 가스 출구 (27b) 로부터 터빈 노즐 (25) 의 외주측 (외주측 부재 (25b) 과 구획 부재 (42) 에 의해 나누어진 공간 내) 으로 유도된다.

터빈 노즐 (25) 의 외주측으로 유도된 배기 가스는, 터빈 노즐 (25) 에 형성되어 있는 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 이 테이퍼 형상으로 되어 있기 때문에, 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 의 테이퍼 형상을 따라 터빈 노즐 (25) 의 내주측을 향하여 흐른다. 그 때문에, 터빈 노즐 (25) 의 하류측으로부터 도출되는 배기 가스는, 터빈 동익 (30) 전체에 걸쳐 유도되게 된다. 이와 같이 터빈 동익 (30) 전체로 유도된 배기 가스는, 터빈 동익 (30) 을 통과할 때에 팽창하여 로터 디스크 (32) 및 로터축 (31) 을 회전시킨다.

한편, 내연 기관의 부하가 높고, 배기 가스의 양이 많은 경우에는, 가스 입구 케이싱 (27) 의 가스 입구 (27a) 로부터 도입된 배기 가스 대부분 (예를 들어, 약 70 ∼ 95 ％) 이, 배기 가스 유로 (26) 를 지나 외주측 가스 출구 (27b) 로 유도되고, 가스 입구 케이싱 (27) 의 가스 입구 (27a) 로부터 도입된 배기 가스의 일부 (약 5 ∼ 30 ％) 가, 플랜지 (39), 배관 (38), 개폐 밸브 (41), 배기 가스 유로 (36) 를 지나 내주측 가스 출구 (36a) 로 유도된다.

외주측 가스 출구 (27b) 로 유도된 배기 가스는, 회전 방향의 전체 둘레에 걸쳐 개구되는 가스 출구 (27b) 로부터 터빈 노즐 (25) 의 외주측 (외주측 부재 (25b) 와 구획 부재 (42) 에 의해 나누어진 공간 내) 으로 유도된다.

터빈 노즐 (25) 의 외주측으로 유도된 배기 가스는, 테이퍼 형상의 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 을 따라 흐른다. 그 때문에, 터빈 노즐 (25) 의 하류측으로부터 도출되는 배기 가스는, 터빈 동익 (30) 전체에 걸쳐 유도되게 된다. 이와 같이 터빈 동익 (30) 전체로 유도된 배기 가스는, 터빈 동익 (30) 을 통과할 때에 팽창하여 로터 디스크 (32) 및 로터축 (31) 을 회전시킨다.

한편, 내주측 가스 출구 (36a) 로 유도된 배기 가스는, 회전 방향의 전체 둘레에 걸쳐 개구되는 가스 출구 (36a) 로부터 터빈 노즐 (25) 의 내주측 (내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 에 의해 나누어진 공간 내) 으로 유도된다. 이 때, 서로 인접하는 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 이, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 크게 설정되어 있기 때문에, 내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 사이를 흐르는 배기 가스의 유량은, 스로트폭 (S1) 을 스로트폭 (S2) 이하로 한 경우와 비교하여 증대된다.

터빈 노즐 (25) 의 내주측으로 유도된 배기 가스는, 터빈 노즐 (25) 에 형성되어 있는 구획 부재 (42) 의 내주면 (42a) 을 따라 흐른다. 그 때문에, 터빈 노즐 (25) 의 하류측으로부터 도출되는 배기 가스는, 터빈 동익 (30) 의 내주측으로 유도되게 된다. 이와 같이 터빈 동익 (30) 의 내주측으로 유도된 배기 가스는, 터빈 동익 (30) 을 통과할 때에 팽창하여 로터 디스크 (32) 및 로터축 (31) 을 회전시킨다.

이와 같이, 배기 가스가 터빈 동익 (30) 을 통과할 때에 팽창하여 로터 디스크 (32) 및 로터축 (31) 을 회전시킴으로써, 로터축 (31) 의 타단부에 형성된 압축기가 구동되어, 내연 기관에 공급하는 공기가 압축된다.

또한, 압축기에 의해 압축되는 공기는, 필터 (도시 생략) 를 통하여 흡입되고, 터빈 동익 (30) 에 의해 팽창된 배기 가스는, 가스 안내통 (29) 및 가스 출구 케이싱 (28) 으로 유도되어 외부로 유출된다.

또, 개폐 밸브 (41) 는, 예를 들어, 압축기로부터 송출 (토출) 되는 공기의 압력 또는 내연 기관의 연소실에 공급되는 공기의 압력이 절대 압력으로 예를 들어 0.2 ㎫ (2 bar) 보다 낮은 경우, 즉 내연 기관이 저부하 운전되고 있는 경우에 전체 폐쇄 상태가 되고, 압축기로부터 송출 (토출) 되는 공기의 압력 또는 내연 기관의 연소실에 공급되는 공기의 압력이 절대 압력으로 예를 들어 0.2 ㎫ (2 bar) 이상인 경우, 즉 내연 기관이 고부하 운전되고 있는 경우에 전체 개방 상태가 된다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 서로 인접하는 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 을, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 크게 하였다.

외주 날개부 (44) 와 내주 날개부 (45) 를 동일한 단면 형상이며, 구획 부재 (42) 를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 직경 방향으로 연속해서 형성한 경우, 터빈 노즐 (25) 의 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 외주 날개부 (44, 44) 끼리, 내주 날개부 (45, 45) 끼리의 간격은, 터빈 노즐 (25) 의 직경 방향 내측으로 갈수록 작아진다. 그러면, 도 5 중의 이점 쇄선에 나타내는 바와 같이, 서로 인접하는 외주 날개부 (44, 44) 끼리의 사이, 내주 날개부 (45, 45) 끼리의 사이에 형성되는 배기 가스 유로의 스로트폭도, 직경 방향 내측으로 갈수록 작아진다.

이에 반해, 상기한 바와 같이 서로 인접하는 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 을, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 크게 함으로써, 내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 사이를 흐르는 배기 가스의 유량이 증대된다. 그러면, 외주 날개부 (44) 와 내주 날개부 (45) 를 동일한 단면 형상으로 하여, 구획 부재 (42) 를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 연속해서 형성한 경우와 비교하여, 구획 부재 (42) 를 반경 방향 내측으로 이동시켜 설치해도, 내주측 부재 (25a) 와 구획 부재 (42) 사이를 흐르는 배기 가스의 유량이 적어져 버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 터빈 효율을 향상시키면서, 기관 부하에 따라 터빈 노즐 (25) 로 유입되는 배기 가스 유입 면적을 명확하게 2 단계로 변화시키는 것이 가능해진다.

또, 구획 부재 (42) 의 외주면 (외주측) (42b) 이 터빈 노즐 (25) 로 유도되는 배기 가스의 상류측으로부터 하류측을 향하여 터빈 노즐 (25) 의 내주측으로 경사지는 것으로 하였다. 그 때문에, 구획 부재 (42) 보다 반경 방향 외측의 터빈 노즐 (25) 을 흐르는 배기 가스는, 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 을 따라 터빈 노즐 (25) 의 내주측으로 유도되게 된다. 이로써, 터빈 노즐 (25) 로부터 도출되는 배기 가스를 터빈 동익 (30) 전체로 유도할 수 있다. 따라서, 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 을 경사지게 하지 않은 경우에 비해 터빈 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 배기 가스 유입 면적을 작게 한 경우의 터빈 효율을 향상시킴으로써, 기관 저부하시에 최적의 배기 가스 유입 면적으로 전환한 상태에서의 기관 성능을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 필요에 따라 변형 실시, 변경 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 의 테이퍼 각도를 20°정도로 하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 터빈 노즐 (25) 의 하류측으로부터 터빈 동익 (30) 으로 유도되는 배기 가스가 터빈 동익 (30) 전체로 유도되는 각도라면 몇 도여도 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 구획 부재 (42) 의 외주면 (42b) 이 터빈 노즐 (25) 의 상류측으로부터 하류측을 향하여 점차 하강 경사지는 테이퍼 형상으로 하여 설명하였지만, 개폐 밸브 (41) 를 닫았을 때 하류측을 향하여 배기 가스의 흐름을 터빈 노즐 (25) 의 내주측으로 유도하는 형상, 예를 들어, 원추면상이거나 곡면상이라 하더라도, 터빈 노즐 (25) 을 통과한 배기 가스가 터빈 동익 (30) 의 루트측으로 유도되는 형상이면 된다.

게다가 또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 축류 터빈을 사용하여 설명하였지만, 원심식/사류식 터빈이나 파워 터빈 등의 회전 기계에도 적용할 수 있다.

또, 상기한 바와 같은 터보 과급기 (10) 는, 내주 날개부 (45) 의 후방 가장자리부 (45b) 가, 외주 날개부 (44) 의 후방 가장자리부 (44b) 보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 것이라면, 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 이, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 크게 설정되어 있지 않아도 된다. 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 이, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 작아도, 내주 날개부 (45) 의 후방 가장자리부 (45b) 가, 외주 날개부 (44) 의 후방 가장자리부 (44b) 보다 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하고 있으면, 외주 날개부 (44) 와 내주 날개부 (45) 가 동일한 단면 형상이며, 구획 부재 (42) 를 사이에 둔 내주측과 외주측에서 직경 방향으로 연속해서 형성되어 있는 경우와 비교하면, 충분한 작용 효과가 얻어지기 때문이다.

또, 둘레 방향을 따른 외주 날개부 (44) 의 장수보다, 내주 날개부 (45) 의 장수가 적게 형성되어 있도록 해도 된다.

이것에 의해서도, 내주 날개부 (45, 45) 끼리 사이의 스로트폭 (S1) 이, 외주 날개부 (44, 44) 끼리 사이의 스로트폭 (S2) 보다 커져, 상기 실시형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 터보 과급기 (10) 전체의 구성에 대해서는, 상기에 나타낸 구성으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기한 바와 같은 터빈 노즐 (25) 은, 이미 형성된 터보 과급기에 장착하는 것도 가능하다. 이로써, 터빈 노즐 (25) 을 장착하는 것만으로, 이미 형성된 터보 과급기에 있어서도 상기 실시형태와 동일한 작용 효과가 얻어진다.

10 : 터보 과급기
20 : 터빈
21 : 내측 케이싱
22 : 외측 케이싱
25 : 터빈 노즐
25a : 내주측 부재
25b : 외주측 부재
26 : 배기 가스 유로 (제 1 배기 가스 유로)
27 : 가스 입구 케이싱
27a : 가스 입구
27b : 가스 출구
28 : 가스 출구 케이싱
30 : 터빈 동익
36 : 배기 가스 유로 (제 2 배기 가스 유로)
36a : 가스 출구
37 : 격벽
42 : 구획 부재
44 : 외주 날개부 (제 1 배기 가스 유로측 날개부)
44b : 후방 가장자리부
44f : 전방 가장자리부
44s, 44t : 날개 표면
45 : 내주 날개부 (제 2 배기 가스 유로측 날개부)
45b : 후방 가장자리부
45f : 전방 가장자리부
45s, 45t : 날개 표면

Claims (7)

1. 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기로서,
   상기 터보 과급기에 형성된 터빈은,
   상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익과,
   그 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 복수의 터빈 노즐과,
   상기 내연 기관의 출력에 관계없이 상기 터빈 노즐로 배기 가스를 유도하는 제 1 배기 가스 유로와,
   상기 내연 기관의 출력이 특정 출력 이상일 때에만 상기 터빈 노즐로 배기 가스를 유도하는 제 2 배기 가스 유로를 구비하고,
   상기 터빈 노즐은,
   상기 제 1 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스와 상기 제 2 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스를 차단하는 구획 부재와,
   상기 제 1 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스가 통과하는 제 1 배기 가스 유로측 날개부와,
   상기 제 2 배기 가스 유로로부터 유도된 배기 가스가 통과하는 제 2 배기 가스 유로측 날개부를 구비하고,
   둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 제 2 배기 가스 유로측 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 제 1 배기 가스 유로측 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 과급기.
2. 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기로서,
   상기 터보 과급기에 형성된 터빈은,
   상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익과,
   그 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐을 구비하고,
   상기 터빈 노즐은,
   원통상의 내주측 부재와,
   상기 내주측 부재보다 큰 내경을 갖고, 상기 내주측 부재의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재와,
   상기 내주측 부재와 상기 외주측 부재 사이에 형성된 구획 부재와,
   상기 외주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부와,
   상기 내주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부를 구비하고,
   둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 과급기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서, 상기 외주 날개부의 날개 표면 형상과 상기 내주 날개부의 날개 표면 형상이 연속되도록 형성되고,
   상기 내주 날개부의 후방 가장자리부가, 상기 외주 날개부의 후방 가장자리부보다 상기 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 과급기.
4. 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기로서,
   상기 터보 과급기에 형성된 터빈은,
   상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 동익과,
   그 터빈 동익으로 상기 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐을 구비하고,
   상기 터빈 노즐은,
   원통상의 내주측 부재와,
   상기 내주측 부재보다 큰 내경을 갖고, 상기 내주측 부재의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재와,
   상기 내주측 부재와 상기 외주측 부재 사이에 형성된 구획 부재와,
   상기 외주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부와,
   상기 내주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부를 구비하고,
   상기 구획 부재를 사이에 둔 내주측과 외주측에서, 상기 외주 날개부의 날개 표면 형상과 상기 내주 날개부의 날개 표면 형상이 연속되도록 형성되고,
   상기 내주 날개부의 후방 가장자리부가, 상기 외주 날개부의 후방 가장자리부보다 상기 배기 가스의 흐름 방향 상류측에 위치하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 과급기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 둘레 방향을 따른 상기 제 1 배기 가스 유로측 날개부의 장수보다, 상기 제 2 배기 가스 유로측 날개부의 장수쪽이 적게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보 과급기.
6. 내연 기관의 연소용 공기를 압축하여, 상기 내연 기관의 연소실 내로 보내는 터보 과급기의 터빈 동익의 상류측에 배치되고, 상기 터빈 동익으로 배기 가스를 유도하는 터빈 노즐로서,
   원통상의 내주측 부재와,
   상기 내주측 부재보다 큰 내경을 갖고, 상기 내주측 부재의 외주측에 동심상으로 배치된 외주측 부재와,
   상기 내주측 부재와 상기 외주측 부재 사이에 형성된 구획 부재와,
   상기 외주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 외주 날개부와,
   상기 내주측 부재와 상기 구획 부재 사이에, 둘레 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 장의 내주 날개부를 구비하고,
   둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 내주 날개부끼리 사이의 스로트폭이, 둘레 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 외주 날개부끼리 사이의 스로트폭보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐.
7. 선체에 내연 기관과, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 터보 과급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.

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