WO2016051531A1 - タービン - Google Patents

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WO2016051531A1
WO2016051531A1 PCT/JP2014/076167 JP2014076167W WO2016051531A1 WO 2016051531 A1 WO2016051531 A1 WO 2016051531A1 JP 2014076167 W JP2014076167 W JP 2014076167W WO 2016051531 A1 WO2016051531 A1 WO 2016051531A1
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WO
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hub
shroud
axis
side edge
sectional shape
Prior art date
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PCT/JP2014/076167
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English (en)
French (fr)
Inventor
豊隆 吉田
横山 隆雄
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2014/076167 priority patent/WO2016051531A1/ja
Priority to US15/329,959 priority patent/US10731467B2/en
Priority to EP14903348.2A priority patent/EP3163018B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/04Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526Details of the casing section radially opposing blade tips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Definitions

  • the present disclosure relates to a turbine.
  • Patent Document 1 describes a turbine including a housing and a turbine blade housed in the housing.
  • the housing has an inlet, an outlet, and a shroud surface extending between the inlet and the outlet.
  • the turbine blade includes a hub and a plurality of blades provided on an outer circumferential surface of the hub, the plurality of blades each having a side edge extending along the shroud surface.
  • the side edge of the blade has an upstream side edge located on the inlet side and a downstream side edge located on the outlet side
  • the shroud surface is located on the inlet side, upstream of the side edge
  • the shroud upstream portion has a circular arc-shaped meridional cross-sectional shape
  • the shroud downstream portion has a linear shape meridional cross-sectional shape along the axial direction of the hub.
  • At least one embodiment of the present invention is directed to providing a turbine with reduced clearance flow through the gap between the blade side edge and the shroud surface.
  • the present inventors made various studies to achieve the above object.
  • the fluid flow near the blade in the circumferential direction at the inlet (hereinafter, also referred to as near flow) passes through the upstream of the gap, and the fluid flow further from the blade (hereinafter, also referred to as intermediate flow) It was found that it passed through the crevice downstream area. Further, by further expanding the region where the near flow passes through the gap toward the downstream, the region where the middle flow passes through the gap can be narrowed, and it is possible to suppress the middle flow from passing through the gap. I got the knowledge. Based on these findings, the present inventors arrived at the present invention.
  • a turbine according to at least one embodiment of the present invention, A housing including an inlet, an outlet, and a shroud portion having a shroud surface extending between the inlet and the outlet; A turbine blade including a hub, and a plurality of blades each having a hub and side edges provided on an outer circumferential surface of the hub and extending along the shroud surface; A turbine comprising The side edge of the blade is An upstream side edge disposed on the inlet side; A side edge downstream portion disposed on the outlet side; The shroud surface is A shroud upstream portion disposed on the inlet side and along the upstream side edge; And a shroud downstream portion disposed on the outlet side and along the downstream side edge portion; The hub on the inlet side of the shroud upstream portion is more than the case where the shroud upstream portion has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion has a straight-shaped meridional cross-sectional shape along the axial direction of the hub. Has a small
  • the upstream portion of the shroud has a radial distance R1 from the axis of the hub to the inlet, a radial distance R2t from the axis of the hub to the outlet, and a length of the shroud in the axial direction of the hub In the case of Ls, it has a meridional cross-sectional shape having a radius of curvature R defined by Equation 1.
  • the meridional cross-sectional shape of the shroud upstream portion has the radius of curvature R defined by Equation 1, the inclination angle with respect to the axis of the hub can be reliably reduced.
  • the downstream portion of the shroud is an arc portion having an arc-shaped meridional cross-sectional shape. According to the configuration of the above (3), since the downstream portion of the shroud is an arc portion, the inclination angle of the downstream portion of the shroud with respect to the axis of the hub can be gradually reduced toward the outlet.
  • the arc portion has a true arc shape and a meridional cross sectional shape. According to the configuration of the above (4), since the arc portion has a true arc shape and a meridional cross-sectional shape, the inclination angle of the shroud downstream portion with respect to the axis of the hub can be gradually reduced toward the outlet.
  • the arc portion has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape. According to the configuration of (5), since the arc portion has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape, the inclination angle of the downstream portion of the shroud with respect to the axis of the hub can be gradually reduced toward the outlet.
  • the center of curvature of the arc portion is positioned on a straight line passing through the outlet and orthogonal to the axial direction of the hub or downstream of the straight line in the axial direction of the hub.
  • the inclination angle of the shroud surface with respect to the axis of the hub can be set to 0 degrees or more.
  • the upstream portion of the shroud comprises a straight portion having a straight shape of a meridional section. According to the configuration of the above (7), when the upstream portion of the shroud has a straight portion, the inclination angle of the upstream portion of the shroud with respect to the axis of the hub can be made constant.
  • the angle of inclination of the downstream portion of the shroud with respect to the axis of the hub in the meridional section is 0 degrees at the outlet. According to the configuration of the above (8), since the inclination angle of the shroud surface is 0 degree at the outlet, the fluid can be smoothly discharged from the outlet.
  • the downstream portion of the shroud is formed of a straight portion having a rectilinear shape of a meridional cross section which is inclined with respect to the axis of the hub. According to the configuration of the above (10), since the downstream portion of the shroud is a straight portion, the inclination angle of the downstream portion of the shroud with respect to the axis of the hub can be made constant.
  • the shroud surface has a linear meridional cross-sectional shape connecting the inlet and the outlet. According to the configuration of the above (10), the inclination angle of the shroud surface with respect to the hub axis can be made constant.
  • the shroud surface has a radial distance R1 from the axis of the hub to the inlet, a radial distance R2t from the axis of the hub to the outlet, and a length Ls of the shroud surface in the axial direction of the hub In this case, it has an arc-shaped meridional cross-sectional shape having a radius of curvature R defined by Equation 2.
  • the shroud surface since the shroud surface has an arc-shaped meridional cross-sectional shape, and the arc shape has a radius of curvature R defined by Equation 2, the inclination angle of the shroud surface with respect to the hub axis Can be reliably reduced.
  • the inner diameter of the shroud surface at the inlet and D1 the length of the shroud surface in the axial direction of the hub when the L S, the ratio Ls / D1 of the length L S with respect to the inner diameter D1 is 0 Larger than .16. If the ratio Ls / D1 of the length Ls to the inner diameter D1 is 0.16 or less, the area of the blade that receives the rotational force from the fluid is relatively narrow, and the efficiency of the turbine is reduced.
  • a turbine according to at least one embodiment of the present invention, A housing including an inlet, an outlet, and a shroud portion having a shroud surface extending between the inlet and the outlet; A turbine blade including a hub, and a plurality of blades each having a hub and side edges provided on an outer circumferential surface of the hub and extending along the shroud surface; A turbine comprising The side edge of the blade is An upstream side edge disposed on the inlet side; A side edge downstream portion disposed on the outlet side; The shroud surface comprises one arc portion having an arc-shaped meridional cross-sectional shape, The arc portion has a radial distance R1 from the axis of the hub to the inlet, a radial distance R2t from the axis of the hub to the outlet, and a length Ls of the shroud surface in the axial direction of the hub In this case, it has a meridional cross-sectional shape having a radius of curvature R defined by Equation 3.
  • a turbine according to at least one embodiment of the present invention, A housing including an inlet, an outlet, and a shroud portion having a shroud surface extending between the inlet and the outlet; A turbine blade including a hub, and a plurality of blades each having a hub and side edges provided on an outer circumferential surface of the hub and extending along the shroud surface; A turbine comprising The shroud surface consists of one straight portion having a straight shape of meridional cross section.
  • the region through which the intermediate flow passes through the gap can be narrowed by widening the region through which the near flow passes through the gap, and the intermediate flow passes through the gap. Can be suppressed. This reduces the clearance flow of fluid through the gap between the blade side edge and the shroud surface.
  • FIG. 2 is a meridional cross-sectional view schematically showing a cylindrical portion of a turbine housing and a turbine moving blade shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a meridional section schematically illustrating the shroud surface and the side edges of the blade shown in FIG. 2;
  • FIG. 6 is a schematic view showing streamlines of a leak flow occurring in a shroud.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • FIG. 7 is a meridional section schematically illustrating shroud surfaces and blades according to some embodiments.
  • the expression expressing a shape such as a quadrilateral shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion The shape including a chamfer etc. shall also be expressed.
  • the expressions “comprising”, “having”, “having”, “including” or “having” one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of a turbocharger according to an embodiment of the present invention.
  • the turbocharger 1 is configured to include a turbine 2 and a centrifugal compressor 3.
  • the turbine 2 has a housing (turbine housing) 21 and a turbine moving blade (turbine impeller) 22 rotatably accommodated in the turbine housing 21.
  • the compressor 3 has a housing (compressor housing) 31 and a compressor housing And an impeller (compressor impeller) 32 rotatably accommodated in the housing 31.
  • the turbine housing 21 and the compressor housing 31 are disposed on both sides of the bearing housing 4 so as to be coupled to the bearing housing 4.
  • the connection flanges 41 and 211 are fastened and fixed by means of a ring-shaped coupling 212 at the end of the bearing housing 4 and the turbine housing 21.
  • the turbine blades 22 of the turbine 2 and the impeller 32 of the compressor 3 are connected to each other by a drive shaft (turbine rotor) 5 which is integral with the turbine blades 22 and extends in the bearing housing 4. Therefore, the turbine moving blade 22, the impeller 32, and the drive shaft 5 are arranged on the same axis.
  • the turbine blades 22 of the turbine 2 are rotated, for example, by the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, whereby the impeller 32 of the compressor 3 is rotated via the drive shaft 5. Then, the rotation of the impeller 32 of the compressor 3 compresses the air (intake air) supplied to the internal combustion engine.
  • the turbine housing 21 includes a cylindrical portion (shroud portion) 23 accommodating the turbine moving blades 22 and a scroll portion 24 surrounding a portion on the bearing housing 4 side of the cylindrical portion 23.
  • the scroll portion 24 has an exhaust gas inlet (not shown) and is in communication with the cylindrical portion 23 via the throat portion 25.
  • the opening 231 of the cylindrical portion 23 opposite to the bearing housing 4 forms an outlet for exhaust gas.
  • the turbine moving blade 22 includes a hub 221 and a plurality of blades (blades) 223.
  • the hub 221 and the plurality of blades 223 are integrally formed.
  • the hub 221 has a rotationally symmetrical shape around the axis L, and the blades 223 are formed radially.
  • One end side of the hub 221 is located on the outlet side of the exhaust gas in the direction along the axis L, and the other end side of the hub 221 is located on the bearing housing 4 side.
  • the outer peripheral surface of the hub 221 has a trumpet shape expanding toward the other end, and the hub 221 has a back surface 222 facing the bearing housing 4 at the other end.
  • the plurality of blades 223 are circumferentially spaced on the outer peripheral surface of the hub 221.
  • An end wall 42 of the bearing housing 4 is fitted in the opening of the turbine housing 21 on the bearing housing 4 side.
  • a cylindrical seal portion 421 is integrally and coaxially provided in the end wall 42, and the seal portion 421 forms a seal hole 422 penetrating the center of the end wall 42.
  • the end of the drive shaft 5 on the turbine moving blade 22 side is disposed in the seal portion 421, and a seal ring (not shown) is disposed in the gap between the drive shaft 5 and the seal portion 421.
  • An annular back plate 26 is disposed in an annular recess between the end wall 42 and the back surface of the turbine blade 22.
  • the outer peripheral portion of the back plate 26 is sandwiched between the turbine housing 21 and the bearing housing 4, and the inner peripheral portion of the back plate 26 surrounds the seal portion 421.
  • a bearing portion 44 is provided integrally with the peripheral wall 43, and a bearing hole 441 is formed in the bearing portion 44.
  • two floating bushes 442 are disposed as radial bearing devices in the bearing hole 441, and the central portion of the drive shaft 5 penetrates the floating bush 442 into the bearing hole 441 of the bearing 44. Be placed.
  • a plate-like thrust member 45 orthogonal to the axis L is fixed to the end face of the bearing portion 44 on the compressor 3 side, and the drive shaft 5 passes through the through hole of the thrust member 45.
  • a thrust collar 46 and a thrust sleeve 47 are fitted to the drive shaft 5, and the thrust member 45, the thrust collar 46 and the thrust sleeve 47 constitute a thrust bearing device.
  • an oil supply port 431 and an oil discharge port 432 are provided on the peripheral wall 43 of the bearing housing 4, and lubricating oil is supplied to the bearing gap of the radial bearing device and the thrust bearing device to the bearing portion 44 and the thrust member 45.
  • a refueling channel is formed.
  • an oil deflector 48 is provided so as to cover the surface of the thrust member 45 on the compressor 3 side.
  • a lid member 33 having a seal hole 331 at its center is fitted to the opening of the bearing housing 4 on the compressor 3 side, and the lid member 33 is fixed to the bearing housing 4.
  • the thrust sleeve 47 passes through the seal hole 331 of the lid member 33, and a seal ring (not shown) is disposed in the gap between the thrust sleeve 47 and the seal hole 331.
  • the compressor housing 31 includes a cylindrical portion (shroud portion) 34 for housing the impeller 32 and a scroll portion 35 surrounding a portion of the cylindrical portion 34 on the bearing housing 4 side.
  • the scroll portion 35 has an outlet (not shown) for supplying air, and is in communication with the cylindrical portion 34 via the diffuser portion 36.
  • the opening of the cylindrical portion 34 opposite to the bearing housing 4 forms an inlet for intake air.
  • the impeller 32 comprises a hub 321 and a plurality of blades (wings) 323.
  • the hub 321 has a rotationally symmetrical shape around the axis L. In the direction along the axis L, one end of the hub 321 is located on the inlet side of the intake air, and the other end of the hub 321 is located on the diffuser portion 36 side.
  • the outer peripheral surface of the hub 321 has a trumpet shape expanding toward the other end, and the hub 321 has a rear surface 322 facing the lid member 33 at the other end.
  • the plurality of blades 323 are circumferentially spaced on the outer peripheral surface of the hub 321.
  • the drive shaft 5 penetrates the hub 321, and a male screw 51 is formed on the tip end side of the drive shaft 5 positioned on one end side of the hub 321, and a nut 52 as a fastening member is screwed on the male screw 51.
  • the nut 52 abuts on one end of the hub 321 and applies an axial force to the impeller 32 in the direction along the axis L toward the turbine 2.
  • the thrust load which is the difference between the thrust force in the direction of the axis L applied to the turbine moving blade 22 and the thrust force applied to the impeller 32 is directed toward the right side (the turbine moving blade 22 side) in the figure. It is added to the drive shaft 5.
  • the thrust member 45 is held between the thrust collar 46 and the thrust sleeve 47 whose inner periphery is fixed to the drive shaft 5.
  • the thrust member 45 slidably contacts the bearing housing 4 while supporting the thrust load while rotating with the drive shaft 5.
  • FIG. 2 is a meridional sectional view showing the cylindrical portion (shroud portion) 23 of the turbine housing 21 and the turbine moving blade 22 shown in FIG.
  • the cylindrical portion 23 of the turbine housing 21 has an inlet 61, an outlet 62, and a shroud surface 6 extending between the inlet 61 and the outlet 62
  • the turbine rotor blade 22 has a hub 221, and It includes a plurality of blades 223 provided on the outer peripheral surface of the hub 221 and each having a side edge 7 extending along the shroud surface 6.
  • the radial distance from the axis L of the hub 221 to the inlet 61 is R1
  • the radial distance R2 from the axis L of the hub 221 to the outlet 62 When the distance R1 is larger than the distance R2t (R1> R2t). More specifically, the ratio R2t / R1 of the distance R2t to the distance R1 is 0.95 or less.
  • the turbine 2 having a ratio R2t / R1 of the distance R2t to the distance R1 of 0.95 or less is a radial turbine and is used in a high pressure ratio, that is, a high head. Since the higher the head is, the more leakage flow (clearance flow) tends to be, the reduction of the clearance flow exerts a great effect on the efficiency improvement of the turbine 2.
  • the ratio Ls / D1 of the length Ls to the inner diameter D1 is greater than 0.16 (Ls / D1> 0.16).
  • the ratio Ls / D1 of the length Ls to the inner diameter D1 is 0.16 or less, the area of the blade 223 receiving rotational force from the fluid is relatively narrow, and the efficiency of the turbine 2 is reduced.
  • FIG. 3 is a meridional sectional view schematically showing the shroud surface 6 and the side edge 7 of the blade 223 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic view showing streamlines of a leak flow that occurs in the shroud surface 6.
  • the side edge 7 of the blade 223 has a side edge upstream portion 73 disposed on the inlet 61 side and a side edge downstream portion 74 disposed on the outlet 62 side, and the shroud surface 6 is And a shroud upstream portion 63 along the side edge upstream portion 73, and a shroud downstream portion 64 along the side edge downstream portion 74.
  • the shroud upstream portion 63 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 64 is in the direction of the axis L of the hub 221, as shown by the two-dot chain line in FIG.
  • the shroud upstream portion 63 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 64 has a linear meridional cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221
  • the flow FF passes through the upstream of the gap, and the intermediate flow MF passes through the downstream of the gap.
  • the shroud upstream portion 63 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape
  • the shroud downstream portion 64 has a rectilinear meridian cross-sectional shape along the axial direction of the hub.
  • the region B where the near flow FF passes through the gap can be expanded downstream
  • Intermediate flow MM can be suppressed from passing through the gap. This reduces the clearance flow of fluid through the gap between the side edge 7 of the blade 223 and the shroud surface 6.
  • the side edge 7 of the blade 223 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the side edge downstream portion 74 has an axis of the hub 221, as indicated by the two-dot chain line in FIG.
  • the inclination angle of the hub 221 with respect to the axis L at the side of the front edge of the side edge (front edge tip) 71 is smaller ( ⁇ 0 a> It has a meridional cross-sectional shape which is ⁇ 1a).
  • the shroud upstream portion 63 has a radial distance R1 from the axis L of the hub 221 to the inlet 61 and a radial distance L from the axis L of the hub 221 to the outlet 62.
  • R2t when the length of the shroud surface 6 in the direction of the axis L of the hub 221 is Ls, has a meridional cross-sectional shape having a radius of curvature R defined by Formula 4.
  • the side edge upstream portion 73 of the blade 223 has a radial distance R1a from the axis L of the hub 221 to the side edge front end (front edge tip) 71, and the side edge rear end Meridian cross-sectional shape having a radius of curvature Ra defined by Formula 5, where the radial distance to the edge tip 72 is R2ta and the length of the side edge 7 of the blade 223 in the axis L direction of the hub 221 is Lsa.
  • R1a from the axis L of the hub 221 to the side edge front end (front edge tip) 71
  • the side edge rear end Meridian cross-sectional shape having a radius of curvature Ra defined by Formula 5, where the radial distance to the edge tip 72 is R2ta and the length of the side edge 7 of the blade 223 in the axis L direction of the hub 221 is Lsa.
  • the meridional cross-sectional shape of the side edge upstream portion 73 of the blade 223 has the curvature Ra defined by the equation 5, so that the inclination angle of the hub 221 with respect to the axis L can be reliably reduced. Also, in this case, the difference (R-Ra) between the radius of curvature R of the shroud surface 6 and the radius of curvature of the side edge 7 of the blade 223 is the clearance between the shroud surface 6 and the side edge 7 of the blade 223 Become.
  • the shroud downstream portion 64 comprises an arc portion 65 having an arc-shaped meridional cross-sectional shape. In this way, by the shroud downstream portion 64 being formed by the arc portion 65, the inclination angle of the shroud downstream portion 64 with respect to the axis L of the hub 221 can be gradually reduced toward the outlet 62.
  • the side edge downstream portion 74 of the blade 223 comprises an arc portion 75 having an arc-shaped meridional cross-sectional shape.
  • the side edge downstream portion 74 is formed by the arc portion 75, so that the inclination angle of the side edge downstream portion 74 with respect to the axis L of the hub 221 gradually approaches the side edge rear end (rear edge tip) 72. It can be made smaller.
  • the arc portion 65 has a meridional cross-sectional shape that is a true arc shape.
  • the inclination angle of the shroud downstream portion 64 with respect to the axis L of the hub 221 can be gradually reduced toward the outlet 62.
  • the arc portion 75 of the side edge downstream portion 74 of the blade 223 has a true arc shape and a meridional cross sectional shape. In this way, since the arc portion 75 has a true arc shape of the meridional section, the inclination angle of the side edge downstream portion 74 with respect to the axis L of the hub 221 is gradually directed toward the side edge rear end (rear edge tip) 72. Can be small.
  • the arc portion 65 has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape, the major axis of which is arranged to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the arc portion 65 has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape in which the major axis is arranged to be inclined with respect to the axis of the hub 221, the inclination angle of the shroud downstream portion 64 with respect to the axis L of the hub 221 It can be made gradually smaller towards the outlet 62.
  • the arc portion 75 of the side edge downstream portion 74 of the blade 223 has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape whose major axis is disposed to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the arc portion 75 has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape in which the major axis is arranged to be inclined with respect to the axis L of the hub 221, the inclination of the side edge downstream portion 74 with respect to the axis L of the hub 221 is The angle can be gradually reduced toward the side edge back end (rear end tip) 72.
  • the center of curvature of the arc portion 65 of the shroud downstream portion 64 passes through the outlet 62 and along the axis L of the hub 221. It is positioned on the perpendicular straight line M or downstream of the straight line M in the direction of the axis L of the hub 221. In this way, the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degrees or more.
  • the center of curvature of the arc portion 75 of the side edge downstream portion 74 of the blade 223 is on a straight line M passing through the side edge rear end (rear end tip) 72 and orthogonal to the axis L direction of the hub 221 It is positioned downstream of the straight line M in the direction of the axis L of the hub 221. In this way, the inclination angle of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more.
  • the shroud upstream portion 63 comprises a straight portion 66 having a linear shape of the meridional section. In this way, the shroud upstream portion 63 is formed of the straight portion 66, whereby the inclination angle of the shroud upstream portion 63 with respect to the axis L of the hub 221 can be made constant.
  • the side edge upstream portion 73 of the blade 223 comprises a straight portion 76 having a linear shape of the meridional section. In this way, by forming the side edge upstream portion 73 as the linear portion 76, the inclination angle of the side edge upstream portion 73 with respect to the axis L of the hub 221 can be made constant.
  • the shroud downstream portion 64 is a straight portion 67 having a rectilinear meridional cross-sectional shape that is inclined relative to the axis L of the hub 211. It consists of In this way, by the shroud downstream portion 64 being formed by the straight portion 67, the inclination angle of the shroud downstream portion 64 with respect to the axis L of the hub 221 can be made constant.
  • the side edge downstream portion 74 of the blade 223 comprises a straight portion 77 having a straight meridional cross-sectional shape inclined with respect to the axis L of the hub 211.
  • the side edge downstream portion 74 is formed of the straight portion 77, whereby the inclination angle of the side edge downstream portion 74 with respect to the axis L of the hub 221 can be made constant.
  • the inclination angle of the shroud upstream portion 63 with respect to the axis L of the hub 221 at the meridional section of the shroud 63 is 0 degrees at the outlet. In this way, since the inclination angle of the shroud surface 6 at the outlet 62 is 0 degree, the fluid (exhaust gas) can be smoothly discharged from the outlet 62.
  • the inclination angle in the meridional section of the side edge upstream portion 73 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree at the side edge rear end (rear edge tip) 72.
  • the shroud surface 6 comprises an arc portion 651 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape.
  • the arc portion 651 has a meridional cross-sectional shape formed in one arc shape passing through the inlet 61 and the outlet 62.
  • the shroud upstream portion 631 and the shroud downstream portion 641 are formed by one arc portion 651, and the shroud upstream portion 63 has a meridional cross sectional shape of the shroud upstream portion 631 and the shroud downstream portion 641.
  • the center of curvature of the arc portion 651 is positioned on a straight line M passing through the outlet 62 and orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or positioned downstream of the straight line M in the axis L direction of the hub 221 Be
  • the inclination angle in the meridional section of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and the inclination angle of the shroud downstream portion 641 can be gradually reduced toward the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 comprises an arc portion 751 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape.
  • the arc portion 751 is formed in an arc shape having a meridional cross-sectional shape passing through the side edge front end (front edge front end) 71 and the side edge rear end (rear edge front end) 72.
  • the side edge upstream portion 731 and the side edge downstream portion 741 are formed by one arc portion 751
  • the side edge upstream portion 731 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape
  • the side edge upstream portion 731 A meridian having a smaller inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the side front end (front edge tip) 71 side than in the case where the side edge downstream portion 741 has a straight shape meridional cross section along the axis L direction of the hub 221 It has a cross-sectional shape.
  • the center of curvature of the arc portion 751 is on the straight line M passing through the side edge rear end (rear edge tip) 72 and orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or the hub 221 It is positioned downstream in the direction of the axis L.
  • the inclination angle in the meridional section of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and the inclination angle of the side edge downstream portion 741 You can make it smaller gradually.
  • the center of curvature of the arc portion 651 is positioned on a straight line passing through the outlet 62 and orthogonal to the axial direction of the hub 221.
  • the inclination angle at the meridional section of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degrees or more, and is 0 degrees at the outlet 62. Thereby, the fluid (exhaust gas) can be smoothly discharged from the outlet 62.
  • the center of curvature of the arc portion 751 of the side edge 7 of the blade 223 is positioned on a straight line M passing through the rear end (rear end) of the side edge 72 and perpendicular to the axis L direction of the hub 221.
  • the inclination angle in the meridional section of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degrees or more, and is 0 degrees at the outlet.
  • the shroud surface 6 has a radial distance R1 from the axis L of the hub 221 to the inlet 61, and a radial distance L from the axis L of the hub 221 to the outlet 62 Where R2t, and the length of the shroud surface 6 in the direction of the axis L of the hub 221 is Ls, it has a true arc-shaped meridional cross-sectional shape having a radius of curvature R defined by Formula 6.
  • the inclination angle of the hub 221 at the shroud surface 6 with respect to the axis L is gradually smaller toward the outlet 62 and 0 degrees at the outlet 62.
  • the turbine moving blades 22 can be efficiently rotated while reducing the clearance flow.
  • the side edge 7 of the blade 774 has a radial distance R1a from the axis L of the hub 221 to the inlet 71, and a radial distance from the axis L of the hub 221 to the rear end (trailing edge) 72
  • R2ta and the length of the side edge of the hub 221 in the direction of the axis L are Lsa, it has a meridional cross-sectional shape which is a true arc shape of the curvature radius Ra defined by Formula 7.
  • the inclination angle of the hub 221 with respect to the axis L of the hub 221 is gradually smaller toward the side edge rear end (rear edge tip) 72 and the side edge rear end (rear edge tip) At 72 degrees it is 0 degrees.
  • the turbine moving blades 22 can be efficiently rotated while reducing the clearance flow.
  • the difference (R-Ra) between the radius of curvature R of the shroud surface 6 and the radius of curvature Ra of the side edge 7 of the blade 223 is the clearance (clearance) between the shroud surface 6 and the side edge 7 of the blade 223 It becomes.
  • the shroud surface 6 comprises an arc portion 652 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape and a straight portion 662 having a straight meridian cross sectional shape.
  • the arc portion 652 is formed to have a meridional cross-sectional shape that passes through the outlet 62
  • the straight portion 662 is formed to have a meridional cross-sectional shape that passes through the inlet 61 and becomes a tangent N of the arc portion 652.
  • the shroud upstream portion 632 is configured by the straight portion 662
  • the shroud downstream portion 642 is configured by the arc portion 652.
  • the shroud upstream portion 632 is closer to the inlet 61 than the case where the shroud upstream portion 632 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 642 has a rectilinear meridian cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221
  • the angle of inclination of the hub 221 with respect to the axis L of the hub 221 is small.
  • the center of curvature of the arc portion 652 is positioned on a straight line M passing through the outlet 62 and orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or positioned downstream in the axis L direction of the hub 221 than the straight line M Be
  • the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and gradually decreases from the inlet 61 to the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 comprises an arc portion 752 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape, and a straight portion 762 having a straight shape and a meridional cross section.
  • the arc portion 752 is formed in a true arc shape having a meridional cross-sectional shape passing through the rear end (rear end) 72
  • the straight portion 762 is an arc part passing through the front end (front end) 71 It is formed in a straight line shape that is tangent to 752.
  • the side edge upstream portion 732 is configured by the linear portion 762 and the side edge downstream portion 742 is configured by the arc portion 752.
  • the side edge upstream portion 732 is more than the case where the side edge upstream portion 732 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the side edge downstream portion 742 has a linear shape along a direction of the axis L of the hub 221. It has a meridional cross-sectional shape in which the inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the side edge front end (front edge tip) 71 side is small.
  • the center of curvature of the arc portion 752 is on the straight line M which passes through the side edge rear end (trailing edge tip) 72 and is orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or It is positioned downstream in the direction of the axis L.
  • the inclination angle of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and gradually from the front edge (front edge tip) 71 to the rear edge (rear edge tip) 72 It is small.
  • the shroud surface 6 includes an arc portion 653 having a true arc shape and a first straight portion 663 having a straight shape and a meridional cross section. It consists of 2 straight parts 673.
  • the arc portion 653 is positioned downstream of a straight line M whose center of curvature is orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or the straight line M in the axis L direction of the hub 221.
  • the first straight portion 663 is formed in a straight line shape whose meridional cross-sectional shape passes through the inlet 61 and becomes the tangent N of the arc portion 653.
  • the second straight portion 673 has a meridional cross-sectional shape passes through the outlet 62 and a tangent O It is formed in the linear shape which becomes.
  • the shroud upstream portion 633 is configured by the first straight portion 663
  • the shroud downstream portion 643 is configured by the second straight portion 673.
  • the axial line of the hub 221 at the inlet 61 side of the case where the shroud upstream portion 633 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 643 has a rectilinear meridian cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221 It has a meridional cross-sectional shape with a small inclination angle to L.
  • the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degrees, and gradually decreases from the inlet 61 to the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 includes an arc portion 753 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape, and a first straight portion 763 and a second straight portion 773 having a straight meridian cross section.
  • the arc portion 753 is positioned downstream of a straight line M whose center of curvature is orthogonal to the direction of the axis L of the hub or a line M in the direction of the axis L of the hub 221.
  • the first straight portion 763 is formed in a straight shape whose meridional section shape passes through the side edge front end (front edge tip) 71 and is tangent to the arc portion 753, and the second straight portion 773 has a meridional section shape side edge rear end It is formed in a straight line shape passing through the (rear edge tip) 72 and tangent to the arc portion 753.
  • the side edge upstream portion 733 is configured by the first straight portion 763
  • the side edge downstream portion 743 is configured by the second straight portion 773.
  • the front edge of the side edge (the front edge of the front edge (the front edge) than in the case where the side edge upstream portion 733 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the side edge downstream portion 743 has a straight shape meridian cross-sectional shape And 71) have a meridional cross-sectional shape with a small inclination angle with respect to the axis L of the hub 221.
  • the inclination angle of the side edge of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degree, from the front edge of the side edge (front edge tip) 71 to the back edge (rear edge tip) 72 It is gradually smaller.
  • the shroud surface 6 comprises an arc portion 654 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape, and a straight portion 674 having a straight meridian cross sectional shape.
  • the arc portion 654 has a meridional cross-sectional shape formed in an arc shape passing through the inlet 61, and is positioned downstream of the straight line M whose center of curvature is orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or in the axis L direction of the hub 221 Be
  • the straight portion 674 is formed in a straight line that has a meridional cross section passing through the outlet 62 and becoming a tangent O of the arc portion 654.
  • the shroud upstream portion 634 is configured by the arc portion 654, and the shroud downstream portion 644 is configured by the straight portion 674.
  • the shroud upstream portion 634 has the inlet 61 side more than when the shroud upstream portion 634 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 644 has a linear shape meridional cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221 The angle of inclination of the hub 221 with respect to the axis L of the hub 221 is small.
  • the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degrees, and gradually decreases from the inlet 61 toward the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 comprises an arc portion 754 having a true arc shape and a meridional cross sectional shape, and a straight portion 774 having a straight shape and a meridional cross section.
  • the arc portion 754 has a meridional cross-sectional shape formed in an arc shape passing through the side edge front end (front edge tip) 71, and the axis of the hub 221 is a straight line M whose center of curvature is orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or the straight line M It is positioned downstream in the L direction.
  • the straight portion 774 is formed in a straight shape in which the meridional cross-sectional shape passes through the side edge rear end (rear edge tip) 72 and is tangent to the arc portion 754.
  • the side edge upstream portion 734 is configured by the arc portion 754, and the side edge downstream portion 744 is configured by the linear portion 774.
  • the side edge upstream portion 734 is more than the case where the side edge upstream portion 734 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the side edge downstream portion 744 has a linear shape along the axis L of the hub 221. It has a meridional cross-sectional shape in which the inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the side edge front end (front edge tip) 71 side is small.
  • the inclination angle of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degree, and the side edge front end (front edge tip) 71 to the side edge rear end (rear edge tip) ) It is gradually smaller towards 72.
  • the arc portion 655 has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape, the major axis of which is disposed to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the meridional cross-sectional shape is formed in one elliptical arc shape passing through the inlet 61 and the outlet 62.
  • the shroud upstream portion 635 and the shroud downstream portion 645 are formed by one arc portion 655, and the shroud upstream portion 635 has a meridional cross-sectional shape of arc shape in the shroud upstream portion 635 and the shroud downstream portion 645 Is a meridional cross-sectional shape in which the inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the inlet 61 side is smaller than in the case where it has a straight meridional cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221.
  • the center of curvature of the arc portion 655 is positioned on a straight line M passing through the outlet 62 and orthogonal to the axial direction of the hub 221 or positioned downstream in the axis L direction of the hub 221 than the straight line M .
  • the inclination angle in the meridional section of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and gradually decreases from the inlet 61 toward the outlet 62.
  • the arc portion 755 of the side edge 7 of the blade 223 has an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape whose major axis is disposed to be inclined with respect to the axis of the hub 221.
  • the meridional cross-sectional shape is formed in an elliptical arc shape passing through the side edge front end (front edge tip) 71 and the side edge rear end (rear edge tip) 72 of the blade 223.
  • the side edge upstream portion 735 and the side edge downstream portion 745 are formed by one arc portion 755, and the side edge upstream portion 735 has the arc-shaped meridional cross-sectional shape of the side edge upstream portion 735 A meridian having a smaller inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the side front end (front edge tip) 71 side than the case where the side edge downstream portion 745 has a straight shape meridional cross section along the axis L direction of the hub 221 It has a cross-sectional shape.
  • the center of curvature of the arc portion 755 is on the straight line M which passes through the side edge rear end (rear edge tip) 72 and is orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or It is positioned downstream in the direction of the axis L.
  • the inclination angle in the meridional section of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and the side edge front end (front edge front end) 71 to the side edge rear end (front edge rear end) It is gradually smaller towards 72.
  • the shroud surface 6 comprises an arc portion 656 whose meridional cross-sectional shape is an elliptical arc shape and a straight portion 666 whose meridional cross-sectional shape is a linear shape.
  • the arc portion 656 has a meridional cross-sectional shape formed in an elliptical arc shape passing through the outlet 62, and the major axis of the ellipse is disposed to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the straight portion 666 is formed in a straight shape in which the meridional cross-sectional shape passes through the inlet 61 and is tangent to the arc portion 656.
  • the shroud upstream portion 636 is configured by the straight portion 666, and the shroud downstream portion 646 is configured by the arc portion 656.
  • the shroud upstream portion 636 is closer to the inlet 61 than in the case where the shroud upstream portion 636 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 646 has a linear shape meridional cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221
  • the angle of inclination of the hub 221 with respect to the axis L of the hub 221 is small.
  • the center of curvature of the arc portion 656 is positioned on a straight line M passing through the outlet 62 and orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or positioned downstream of the straight line M in the axial direction of the hub 221 .
  • the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and gradually decreases from the inlet 61 to the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 includes an arc portion 756 whose meridional cross-sectional shape is an elliptical arc shape and a straight portion 766 whose meridional cross-sectional shape is a linear shape.
  • the arc portion 756 is formed in an elliptical arc shape whose meridional cross-sectional shape passes through the side edge rear end (trailing edge tip) 72 of the blade 223, and the major axis of the ellipse is arranged to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the straight portion 766 is formed in a straight shape in which the meridional cross-sectional shape passes through the side edge front end (front edge tip) 71 of the blade 223 and is tangent to the arc portion 756.
  • the side edge upstream portion 736 is configured by the straight portion 766
  • the side edge downstream portion 746 is configured by the arc portion 756.
  • the side edge upstream portion 736 is more than the case where the side edge upstream portion 736 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the side edge downstream portion 744 has a linear shape along a direction of the axis L of the hub 221. It has a meridional cross-sectional shape in which the inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the side edge front end (front edge tip) 71 side is small.
  • the center of curvature of the arc portion 756 passes through the side edge rear end (rear edge front end) 72 and on the straight line M orthogonal to the axis L direction of the hub 221 or from the straight line M It is positioned downstream in the direction of the axis L.
  • the inclination angle of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is 0 degree or more, and gradually from the side front end (front edge tip) 71 to the side edge rear end (rear edge tip) 72 It is small.
  • the shroud surface 6 includes an arc portion 657 having a meridional cross-sectional shape of an elliptical arc and a first straight portion 667 and a second straight portion having a meridional cross-sectional shape of a straight shape. It consists of a straight portion 677.
  • the arc portion 657 is positioned downstream of a straight line M whose center of curvature is orthogonal to the axis L of the hub or the axis L of the hub 221 with respect to the straight line M, and the major axis of the ellipse is with respect to the axis L of the hub 221 Be placed at an angle.
  • the first straight portion 667 is formed in a straight line shape whose meridional cross-sectional shape passes through the inlet 61 and becomes the tangent N of the arc portion 657.
  • the second straight portion 677 has a meridional cross-sectional shape passes through the outlet 62 and the tangent O of the arc portion It is formed in the linear shape which becomes.
  • the shroud upstream portion 637 is configured by the first straight portion 667
  • the shroud downstream portion 647 is configured by the second straight portion 677.
  • the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degrees, and gradually decreases from the inlet 61 to the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 comprises an arc portion 757 having an elliptical arc shape and a meridional cross sectional shape, and a first straight portion 767 and a second straight portion 777 having a straight meridian cross sectional shape.
  • the arc portion 757 is positioned downstream of a straight line M whose center of curvature is perpendicular to the axis L of the hub or the axis L of the hub 221 with respect to the straight line M, and the major axis of the ellipse is with respect to the axis L of the hub 221 Be placed at an angle.
  • the first straight portion 767 is formed in a straight shape whose meridional section shape passes through the side edge front end (front edge tip) 71 and is tangent to the arc portion 757
  • the second straight portion 777 has a meridional section shape side edge rear end It is formed in a straight line shape passing through the (rear end) 72 and tangent to the arc portion 757.
  • the side edge upstream portion 737 is configured by the first straight portion 767
  • the side edge downstream portion 747 is configured by the second straight portion 777.
  • the front edge of the side edge (the front edge of the front edge is more than the case where the upstream side edge portion 737 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the downstream side edge portion 747 has a linear shape meridional cross-sectional shape And 71) have a meridional cross-sectional shape with a small inclination angle with respect to the axis L of the hub 221.
  • the inclination angle of the side edge of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degree, from the front edge of the side edge (front edge tip) 71 to the back edge (rear edge tip) 72 It is gradually smaller.
  • the shroud surface 6 comprises an arc portion 658 having an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape and a straight portion 678 having a linear meridian cross-sectional shape.
  • the arc portion 658 has a meridional cross-sectional shape formed in an elliptical arc shape passing through the inlet 61, and the major axis of the ellipse is disposed to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the straight portion 678 is formed in a straight line that has a meridional cross section passing through the outlet 62 and becoming a tangent O of the arc portion 658.
  • the shroud upstream portion 638 is configured by the arc portion 658, and the shroud downstream portion 648 is configured by the linear portion 678.
  • the shroud upstream portion 638 is closer to the inlet 61 than the case where the shroud upstream portion 638 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the shroud downstream portion 648 has a linear shape meridian cross-sectional shape along the axis L direction of the hub 221
  • the angle of inclination of the hub 221 with respect to the axis L of the hub 221 is small.
  • the inclination angle of the shroud surface 6 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degrees, and gradually decreases from the inlet 61 toward the outlet 62.
  • the side edge 7 of the blade 223 comprises an arc portion 758 having an elliptical arc-shaped meridional cross-sectional shape and a straight portion 778 having a linear meridian cross-sectional shape.
  • the arc portion 758 is formed in an elliptical arc shape having a meridional cross-sectional shape passing through the side edge front end (front edge tip) 71, and the major axis of the ellipse is disposed to be inclined with respect to the axis L of the hub 221.
  • the straight portion 778 is formed in a straight shape in which the meridional cross-sectional shape passes through the side edge rear end (rear edge tip) 72 and is tangent to the arc portion 758.
  • the side edge upstream portion 738 is formed by the arc portion 758, and the side edge downstream portion 748 is formed by the linear portion 778.
  • the side edge upstream portion 738 is more than the case where the side edge upstream portion 738 has an arc-shaped meridional cross-sectional shape and the side edge downstream portion 748 has a linear shape along a direction of the axis L of the hub 221. It has a meridional cross-sectional shape in which the inclination angle with respect to the axis L of the hub 221 at the side edge front end (front edge tip) 71 side is small.
  • the inclination angle of the side edge 7 of the blade 223 with respect to the axis L of the hub 221 is larger than 0 degree, and the side edge front end (front edge tip) 71 to the side edge rear end (rear edge tip) ) It is gradually smaller towards 72.
  • FIG. 13 is a meridional section schematically illustrating a shroud surface according to some embodiments. Also, as shown in FIG. 13, in some embodiments, the shroud surface 6 has a linear meridional cross-sectional shape connecting the inlet 61 and the outlet 62. According to this configuration, the shroud surface 6 can make the inclination angle of the hub 221 with respect to the axis L constant.
  • the side edge 7 of the blade 223 has a linear meridional cross-sectional shape that connects the side edge front end (front edge tip) 71 and the side edge rear end (rear edge tip) 72. According to this configuration, the side edge 7 of the blade 223 can make the inclination angle of the hub 221 with respect to the axis L constant.
  • the gap between the side edge 7 and the shroud surface 6 is exaggerated and enlarged in FIGS. 3 to 13, the gap is small, and the side edge 7 is similar to the shroud surface 6 in a meridional section shape. It has a shape.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes the embodiments in which the above-described embodiments are modified or the embodiments in which these embodiments are appropriately combined.

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Abstract

 入口(61)、出口(62)、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面(6)を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、前記ハウジングに収容され、ハブ(221)、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁(7)をそれぞれ有する複数のブレード(223)を含むタービン動翼と、を備えるタービンであって、前記ブレードの側縁は、前記入口側に配置される側縁上流部(73)と、前記出口側に配置される側縁下流部(74)とを有し、前記シュラウド面は、前記入口側に配置され、前記側縁上流部に沿うシュラウド上流部(63)と、前記出口側に配置され、前記側縁下流部に沿うシュラウド下流部(64)とを有し、前記シュラウド上流部は、シュラウド上流部が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部が前記ハブの軸線方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合(二点鎖線)よりも、前記入口側での前記ハブの軸線(L)に対する傾斜角度(θ)が小である子午断面形状を有する。

Description

タービン
 本開示は、タービンに関する。
 特許文献1には、ハウジングとハウジングに収容されたタービン動翼とを備えるタービンが記載されている。ハウジングは、入口、出口、及び、入口と出口との間を延びるシュラウド面を有する。タービン動翼は、ハブ、及び、ハブの外周面に設けられた複数のブレードを含み、複数のブレードは、シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する。かかるタービンでは、ブレードの側縁が、入口側に配置される側縁上流部と、出口側に配置される側縁下流部とを有し、シュラウド面が、入口側に配置され、側縁上流部に沿うシュラウド上流部と、出口側に配置され、側縁下流部に沿うシュラウド下流部とを有している。そして、シュラウド上流部は円弧形状の子午断面形状を有し、シュラウド下流部がハブの軸線方向に沿う直線形状の子午断面形状を有している。
特開2013-204422号公報
 一般的に、タービンでは、ブレードの側縁とシュラウド面との間に微小ながら隙間が存在する。このため、ハウジングの入口から流入した流体の一部が、隙間(クリアランス)を通じて周方向に漏れるクリアランスフローが発生する。
 クリアランスフローは、タービンで発生する損失の中で大きな割合を占めている。クリアランスフローを低減するために、ブレード側縁とシュラウド面の隙間を狭小にすることも考えられるが、軸振動やタービン動翼の熱伸びにより、ブレード側縁がシュラウド面に接触するリスクがあり、隙間を0にすることはできない。
 また、軸流タービンのように、タービン動翼をシュラウドリングで覆うことも考えられるが、高速域でも運転されるタービンでは、シュラウドリングの質量増加による遠心応力が問題となる。
 上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ブレード側縁とシュラウド面との間の隙間を流体が流れるクリアランスフローが低減されたタービンを提供することを目的とする。
 本発明者等は、上記目的を達成するために種々検討を行った。この結果、入口で周方向にてブレードに近い流体の流れ(以下、近傍流れとも称する。)が隙間の上流域を通過し、ブレードから遠い流体の流れ(以下、中間流れとも称する。)ほど、隙間の下流域を通過するとの知見を得た。そして更に、近傍流れが隙間を通過する領域を、下流に向かって広げることにより、中間流れが隙間を通過する領域を狭めることができ、中間流れが隙間を通過することを抑制可能であるとの知見を得た。これらの知見に基づき、本発明者等は本発明に想到した。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
 入口、出口、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、
 前記ハウジングに収容され、ハブ、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する複数のブレードを含むタービン動翼と、
 を備えるタービンであって、
 前記ブレードの側縁は、
 前記入口側に配置される側縁上流部と、
 前記出口側に配置される側縁下流部とを有し、
 前記シュラウド面は、
 前記入口側に配置され、前記側縁上流部に沿うシュラウド上流部と、
 前記出口側に配置され、前記側縁下流部に沿うシュラウド下流部とを有し、
 前記シュラウド上流部は、シュラウド上流部が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部が前記ハブの軸線方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも、前記入口側での前記ハブの軸線に対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 上記(1)の構成によれば、近傍流れが隙間を通過する領域を、下流に向かって広げることにより、中間流れが隙間を通過する領域を狭めることができ、中間流れが隙間を通過することを抑制できる。これにより、ブレード側縁とシュラウド面との間の隙間を流体が流れるクリアランスフローが低減される。
 (2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
 前記シュラウド上流部は、前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2t、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLsとした場合に、数式1で定義される曲率半径Rを有する子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 上記(2)の構成によれば、シュラウド上流部の子午断面形状が、数式1で定義される曲率半径Rを有するので、ハブの軸線に対する傾斜角度を確実に小さくすることができる。
 (3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
 前記シュラウド下流部は、円弧形状の子午断面形状を有する円弧部からなる。
 上記(3)の構成によれば、シュラウド下流部が円弧部からなることで、ハブの軸線に対するシュラウド下流部の傾斜角度を出口に向けて徐々に小さくすることができる。
 (4)幾つかの実施形態では、上記(3)の構成において、
 前記円弧部は、真円弧形状の子午断面形状を有する。
 上記(4)の構成によれば、円弧部が真円弧形状の子午断面形状を有するので、ハブの軸線に対するシュラウド下流部の傾斜角度を、出口に向けて徐々に小さくすることができる。
 (5)幾つかの実施形態では、上記(3)の構成において、
 前記円弧部は、楕円弧形状の子午断面形状を有する。
 上記(5)の構成によれば、円弧部が楕円弧形状の子午断面形状を有するので、ハブの軸線に対するシュラウド下流部の傾斜角度を出口に向けて徐々に小さくすることができる。
 (6)幾つかの実施形態では、上記(3)~(5)の何れか一つの構成において、
 前記円弧部の曲率中心は、前記出口を通り且つ前記ハブの軸線方向と直交する直線上又は該直線よりも前記ハブの軸線方向にて下流に位置付けられている。
 上記(6)の構成によれば、シュラウド面のハブの軸線に対する傾斜角度を0度以上にすることができる。
 (7)幾つかの実施形態では、(1)~(6)の何れか一つの構成において、
 前記シュラウド上流部は、直線形状の子午断面形状を有する直線部からなる。
 上記(7)の構成によれば、シュラウド上流部が直線部を有することで、ハブの軸線に対するシュラウド上流部の傾斜角度を一定にすることができる。
 (8)幾つかの実施形態では、上記(1)~(7)の何れか一つの構成において、
 前記ハブの軸線に対する前記シュラウド下流部の子午断面での傾斜角度は、前記出口において0度である。
 上記(8)の構成によれば、出口においてシュラウド面の傾斜角度が0度であるので、出口から流体をスムースに排出することができる。
 (9)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
 前記シュラウド下流部は、前記ハブの軸線に対して傾斜した直線形状の子午断面形状を有する直線部からなる。
 上記(10)の構成によれば、シュラウド下流部が直線部からなることで、ハブの軸線に対するシュラウド下流部の傾斜角度を一定にすることができる。
 (10)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
 前記シュラウド面は、前記入口と前記出口を結ぶ直線形状の子午断面形状を有する。
 上記(10)の構成によれば、シュラウド面のハブ軸に対する傾斜角度を一定にすることができる。
 (11)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
 前記シュラウド面は、前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2t、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLsとした場合に、数式2で定義される曲率半径Rを有する円弧形状の子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 上記(11)の構成によれば、シュラウド面が円弧形状の子午断面形状を有し、該円弧形状が、数式2で定義される曲率半径Rを有するので、ハブの軸線に対するシュラウド面の傾斜角度を確実に小さくすることができる。
 (12)幾つかの実施形態では、上記(1)~(11)の何れか一つの構成において、
 前記入口での前記シュラウド面の内径をD1とし、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLとした場合に、前記内径D1に対する前記長さLの比率Ls/D1が0.16よりも大である。
 内径D1に対する長さLsの比率Ls/D1が0.16以下である場合、流体から回転力を受けるブレードの面積が相対的に狭く、タービンの効率が低下してしまう。一方、比率Ls/D1が0.16よりも大である場合、ブレードの面積が相対的に広くなり、タービンの効率は向上するが、クリアランスフローが生じる領域が広くなり、クリアランスフローによる損失が大きくなる。
 この点、上記(12)の構成によれば、比率Ls/D1が0.16よりも大であっても、クリアランスフローが低減されるので、タービンの効率を向上させながら、損失の増大を抑制することができる。
 (13)幾つかの実施形態では、上記(1)~(12)の何れか一つの構成において、
 前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2tとした場合に、前記距離R1に対する前記距離R2tの比率が0.95以下である。
 上記(13)の構成によれば、クリアランスフローの低減がタービンの効率向上に大きな効果を発揮する。
 (14)本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
 入口、出口、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、
 前記ハウジングに収容され、ハブ、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する複数のブレードを含むタービン動翼と、
 を備えるタービンであって、
 前記ブレードの側縁は、
 前記入口側に配置される側縁上流部と、
 前記出口側に配置される側縁下流部とを有し、
 前記シュラウド面は、円弧形状の子午断面形状を有する1つの円弧部からなり、
 前記円弧部は、前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2t、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLsとした場合に、数式3で定義される曲率半径Rを有する子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 上記(14)の構成によれば、近傍流れが隙間を通過する領域を、下流に向かって広げることにより、中間流れが隙間を通過する領域を狭めることができ、中間流れが隙間を通過することを抑制できる。これにより、ブレード側縁とシュラウド面との間の隙間を流体が流れるクリアランスフローが低減される。
 (15)本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
 入口、出口、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、
 前記ハウジングに収容され、ハブ、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する複数のブレードを含むタービン動翼と、
 を備えるタービンであって、
 前記シュラウド面は、直線形状の子午断面形状を有する1つの直線部からなる。
 上記(15)の構成によれば、近傍流れが隙間を通過する領域を、下流に向かって広げることにより、中間流れが隙間を通過する領域を狭めることができ、中間流れが隙間を通過することを抑制できる。これにより、ブレード側縁とシュラウド面との間の隙間を流体が流れるクリアランスフローが低減される。
 本発明の少なくとも一実施形態によれば、近傍流れが隙間を通過する領域を、下流に向かって広げることにより、中間流れが隙間を通過する領域を狭めることができ、中間流れが隙間を通過することを抑制できる。これにより、ブレード側縁とシュラウド面との間の隙間を流体が流れるクリアランスフローが低減される。
本発明の一実施形態に係るターボチャージャの構成を概略的に示す縦断面図である。 図1に示したタービンハウジングの筒部とタービン動翼を概略的に示す子午断面図である。 図2に示したシュラウド面とブレードの側縁を概略的に示す子午断面図である。 シュラウドに起こる漏れ流れの流線を示す概略図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。 幾つかの実施形態に係るシュラウド面とブレードを概略的に示す子午断面図である。
 以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
 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。
 また例えば、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。
 図1は、本発明の一実施形態に係るターボチャージャの構成を概略的に示す縦断面図である。
 図1に示すように、ターボチャージャ1は、タービン2と、遠心式のコンプレッサ3とを備えて構成される。
 タービン2は、ハウジング(タービンハウジング)21と、タービンハウジング21内に回転可能に収容されるタービン動翼(タービンインペラ)22とを有し、コンプレッサ3は、ハウジング(コンプレッサハウジング)31と、コンプレッサハウジング31内に回転可能に収容されたインペラ(コンプレッサインペラ)32とを有する。
 タービンハウジング21とコンプレッサハウジング31は、軸受ハウジング4を挟んでその両側に配置され、これらは軸受ハウジング4に結合されている。軸受ハウジング4とタービンハウジング21は、これら軸受ハウジング4とタービンハウジング21の端部で、双方の接続フランジ41及び211がリング状のカップリング212で締め付け固定されている。タービン2のタービン動翼22とコンプレッサ3のインペラ32は、タービン動翼22と一体であって軸受ハウジング4内を延びる駆動軸(タービンロータ)5によって相互に連結されている。したがって、タービン動翼22、インペラ32及び駆動軸5は、同一の軸線上に配置されている。タービン2のタービン動翼22は、例えば、内燃機関から排出された排ガスによって回転させられ、これにより駆動軸5を介してコンプレッサ3のインペラ32が回転させられる。そして、コンプレッサ3のインペラ32の回転によって、内燃機関に供給される空気(吸気)が圧縮される。
 例えば、タービンハウジング21は、タービン動翼22を収容する筒部(シュラウド部)23と、筒部23の軸受ハウジング4側の部分を囲むスクロール部24とからなる。スクロール部24は、図示しない排ガスの入口を有するとともに、スロート部25を介して筒部23と連通している。軸受ハウジング4と反対側の筒部23の開口231は、排ガスの出口を形成している。
 タービン動翼22は、ハブ221と、複数のブレード(翼)223とからなり、ハブ221と複数のブレード223は一体に形成される。ハブ221は、軸線Lの周りに回転対称な形状を有し、ブレード223は、放射状に形成される。軸線Lに沿う方向にてハブ221の一端側は排ガスの出口側に位置し、ハブ221の他端側は軸受ハウジング4側に位置している。ハブ221の外周面は他端側に向かって拡大するラッパ形状を有し、ハブ221は他端側に軸受ハウジング4と対向する背面222を有する。複数のブレード223は、ハブ221の外周面上に周方向に間隔をあけて配置される。
 軸受ハウジング4側のタービンハウジング21の開口には、軸受ハウジング4の端壁42が嵌合されている。端壁42には、筒状のシール部421が一体且つ同軸に設けられ、シール部421は、端壁42の中央を貫通するシール孔422を形成している。タービン動翼22側の駆動軸5の端部はシール部421内に配置され、駆動軸5とシール部421との間の隙間には、シールリング(図示せず)が配置されている。
 端壁42とタービン動翼22の背面の間の環状の凹所には、環状のバックプレート26が配置されている。バックプレート26の外周部は、タービンハウジング21と軸受ハウジング4によって挟まれており、バックプレート26の内周部はシール部421を囲んでいる。
 軸受ハウジング4の内部には、周壁43と一体に軸受部44が設けられ、軸受部44には、軸受孔441が形成されている。軸受部孔441内には、ラジアル軸受装置として、例えば、二つの浮動ブッシュ442が配置され、駆動軸5の中央部は、浮動ブッシュ442を貫通した状態で、軸受部44の軸受孔441内に配置される。
 コンプレッサ3側の軸受部44の端面には、軸線Lと直交する板形状のスラスト部材45が固定され、スラスト部材45の貫通孔を駆動軸5は貫通している。駆動軸5には、スラストカラー46及びスラストスリーブ47が嵌合されており、スラスト部材45、スラストカラー46及びスラストスリーブ47はスラスト軸受装置を構成している。
 ここで、軸受ハウジング4の周壁43には、給油ポート431及び排油ポート432が設けられ、軸受部44及びスラスト部材45には、ラジアル軸受装置及びスラスト軸受装置の軸受隙間に潤滑油を供給するための給油路が形成されている。一方、コンプレッサ3の方向への潤滑油の飛散を防止するために、スラスト部材45のコンプレッサ3側の面を覆うように、オイルデフレクタ48が設置されている。
 コンプレッサ3側の軸受ハウジング4の開口には、中央にシール孔331を有する蓋部材33が嵌合され、蓋部材33は、軸受ハウジング4に対し固定されている。スラストスリーブ47は、蓋部材33のシール孔331を貫通しており、スラストスリーブ47とシール孔331との隙間にはシールリング(図示せず)が配置される。
 例えば、コンプレッサハウジング31は、インペラ32を収容する筒部(シュラウド部)34と、筒部34の軸受ハウジング4側の部分を囲むスクロール部35とからなる。スクロール部35は、図示しない給気の出口を有するとともに、ディフューザ部36を介して筒部34と連通している。軸受ハウジング4と反対側の筒部34の開口は、吸気の入口を形成している。
 インペラ32は、ハブ321と、複数のブレード(翼)323とからなる。ハブ321は、軸線Lの周りに回転対称な形状を有する。軸線Lに沿う方向にて、ハブ321の一端側は吸気の入口側に位置し、ハブ321の他端側はディフューザ部36側に位置している。ハブ321の外周面は他端側に向かって拡大するラッパ形状を有し、ハブ321は他端側に蓋部材33と対向する背面322を有する。複数のブレード323は、ハブ321の外周面上に周方向に間隔をあけて配置されている。
 駆動軸5はハブ321を貫通し、ハブ321の一端側に位置する駆動軸5の先端側には雄ネジ51が形成され、雄ネジ51に締結部材としてのナット52が螺合されている。ナット52はハブ321の一端側に当接し、インペラ32に対し軸線Lに沿う方向にてタービン2側に向かって軸力を加える。
 上述したターボチャージャ1では、タービン動翼22に加わる軸線L方向のスラスト力と、インペラ32に加わるスラスト力との差であるスラスト荷重が、図の右方(タービン動翼22側)に向けて駆動軸5に加わる。そして、スラスト部材45は、内周を駆動軸5に固定されたスラストカラー46及びスラストスリーブ47で挟持される。これにより、スラスト部材45は、駆動軸5とともに回転しながら、軸受ハウジング4に摺接してスラスト荷重を支持する。
 図2は、図1に示したタービンハウジング21の筒部(シュラウド部)23とタービン動翼22を示す子午断面図である。
 図2に示すように、タービンハウジング21の筒部23は、入口61、出口62、及び入口61と出口62との間を延びるシュラウド面6を有し、タービン動翼22は、ハブ221、及びハブ221の外周面に設けられ、シュラウド面6に沿って延びる側縁7をそれぞれ有する複数のブレード223を含んでいる。
 また、図2に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン2は、ハブ221の軸線Lから入口61までの径方向距離をR1、ハブ221の軸線Lから出口62までの径方向距離R2tとした場合に、距離R1は距離R2tよりも大である(R1>R2t)。より具体的には、距離R1に対する距離R2tの比率R2t/R1が0.95以下である。距離R1に対する距離R2tの比率R2t/R1が0.95以下であるタービン2は、ラジアルタービンとなり、高い圧力比、すなわち、高いヘッドで用いられる。ヘッドが高いほど漏れ流れ(クリアランスフロー)が多くなり易いことから、クリアランスフローの低減がタービン2の効率向上に大きな効果を発揮する。
 また、図2に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン2は、入口61での内径をD1とし、ハブ221の軸線L方向でのシュラウド面6の長さをLsとした場合に、内径D1に対する長さLsの比率Ls/D1が0.16よりも大である(Ls/D1>0.16)。
 内径D1に対する長さLsの比率Ls/D1が0.16以下である場合、流体から回転力を受けるブレード223の面積が相対的に狭く、タービン2の効率が低下してしまう。一方、比率Ls/D1が0.16よりも大である場合、ブレード223の面積が相対的に広くなり、タービンの効率は向上するが、クリアランスフローが生じる領域が広くなり、クリアランスフローによる損失が大きくなる。この点、この実施形態では、比率Ls/D1が0.16よりも大であってもクリアランスフローが低減されるので、タービンの効率を向上させながら、損失の増大を抑制できる。
 図3は、図2に示したシュラウド面6とブレード223の側縁7を概略的に示す子午断面図である。図4は、シュラウド面6に起こる漏れ流れの流線を示す概略図である。
 図3に示すように、ブレード223の側縁7は、入口61側に配置される側縁上流部73と、出口62側に配置される側縁下流部74とを有し、シュラウド面6は、入口61側に配置され、側縁上流部73に沿うシュラウド上流部63と、出口62側に配置され、側縁下流部74に沿うシュラウド下流部64とを有する。
 幾つかの実施形態に係るシュラウド上流部63は、図3において二点鎖線で示すように、シュラウド上流部63が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部64がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも、図3において実線で示すように、入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小(θ>θ)である子午断面形状を有する。
 図4(a)に示すように、シュラウド上流部63が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部64がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合は、近傍流れFFが隙間の上流域を通過し、中間流れMFほど、隙間の下流域を通過する。
 一方、図4(b)に示すように、シュラウド上流部63が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部64がハブの軸線方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも、入口側でのハブの軸線に対する傾斜角度が小(θ0>θ1)である子午断面形状を有する構成によれば、近傍流れFFが隙間を通過する領域Bを、下流に向かって広げることができ、中間流れMMが隙間を通過することを抑制できる。これにより、ブレード223の側縁7とシュラウド面6との間の隙間を流体が流れるクリアランスフローが低減される。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、図3において二点鎖線で示すように、側縁上流部73が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部74がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも、図3において実線で示すように、側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小(θ0a>θ1a)である子午断面形状を有する。
 図3に示すように、幾つかの実施形態に係るシュラウド上流部63は、ハブ221の軸線Lから入口61までの径方向距離をR1、ハブ221の軸線Lから出口62までの径方向距離をR2t、ハブ221の軸線L方向でのシュラウド面6の長さをLsとした場合に、数式4で定義される曲率半径Rを有する子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 このようにすれば、シュラウド上流部63の子午断面形状が、数式4で定義される曲率半径Rを有するので、ハブ221の軸線Lに対する傾斜角度を確実に小さくすることができる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁上流部73は、ハブ221の軸線Lから側縁前端(前縁先端)71までの径方向距離をR1a、ハブ221の軸線Lから側縁後端(後縁先端)72までの径方向距離をR2ta、ハブ221の軸線L方向でのブレード223の側縁7の長さをLsaとした場合に、数式5で定義される曲率半径Raを有する子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 このようにすれば、ブレード223の側縁上流部73の子午断面形状が、数式5で定義される曲率Raを有するので、ハブ221の軸線Lに対する傾斜角度を確実に小さくすることができる。
 また、この場合において、シュラウド面6の曲率半径Rとブレード223の側縁7の曲率半径との差(R-Ra)は、シュラウド面6とブレード223の側縁7との隙間(クリアランス)となる。
 図5~図12は、幾つかの実施形態に係るシュラウド面6とブレード223の側縁7を概略的に示す子午断面図である。
 図5及び図6、並びに図9及び図10に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド下流部64は、円弧形状の子午断面形状を有する円弧部65からなる。このようにすれば、シュラウド下流部64が円弧部65からなることで、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド下流部64の傾斜角度を出口62に向けて徐々に小さくできる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁下流部74は、円弧形状の子午断面形状を有する円弧部75からなる。このようにすれば、側縁下流部74が円弧部75からなることで、ハブ221の軸線Lに対する側縁下流部74の傾斜角度を側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小さくできる。
 また、図5及び図6に示すように、幾つかの実施形態では、円弧部65は、真円弧形状の子午断面形状を有する。このようにすれば、円弧部65が真円弧形状の子午断面形状を有するので、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド下流部64の傾斜角度を、出口62に向けて徐々に小さくできる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁下流部74が有する円弧部75は、真円弧形状の子午断面形状を有する。このようにすれば、円弧部75が真円弧形状の子午断面形状を有するので、ハブ221の軸線Lに対する側縁下流部74の傾斜角度を側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小さくできる。
 図9及び図10に示すように、幾つかの実施形態では、円弧部65は、長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される楕円弧形状の子午断面形状を有する。このようにすれば、円弧部65が、長軸がハブ221の軸線に対して傾いて配置される楕円弧形状の子午断面形状を有するので、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド下流部64の傾斜角度を出口62に向けて徐々に小さくできる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁下流部74が有する円弧部75は、長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される楕円弧形状の子午断面形状を有する。このようにすれば、円弧部75が、長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される楕円弧形状の子午断面形状を有するので、ハブ221の軸線Lに対する側縁下流部74の傾斜角度を側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小さくできる。
 図5及び図6、並びに図9及び図10に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド下流部64が有する円弧部65の曲率中心は、出口62を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられている。このようにすれば、シュラウド面6のハブ221の軸線Lに対する傾斜角度は0度以上である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁下流部74が有する円弧部75の曲率中心は、側縁後端(後縁先端)72を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられている。このようにすれば、ブレード223の側縁7のハブ221の軸線Lに対する傾斜角度は0度以上である。
 図6及び図7並びに図10及び図11に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド上流部63は、直線形状の子午断面形状を有する直線部66からなる。このようにすれば、シュラウド上流部63が直線部66からなることで、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド上流部63の傾斜角度を一定にすることができる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁上流部73は、直線形状の子午断面形状を有する直線部76からなる。このようにすれば、側縁上流部73が直線部76からなることでハブ221の軸線Lに対する側縁上流部73の傾斜角度を一定にすることができる。
 図7及び図8並びに図11及び図12に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド下流部64は、ハブ211の軸線Lに対して傾斜した直線形状の子午断面形状を有する直線部67からなる。このようにすれば、シュラウド下流部64が直線部67からなることで、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド下流部64の傾斜角度を一定にすることができる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁下流部74は、ハブ211の軸線Lに対して傾斜した直線形状の子午断面形状を有する直線部77からなる。このようにすれば、側縁下流部74が直線部77からなることで、ハブ221の軸線Lに対する側縁下流部74の傾斜角度を一定にすることができる。
 図5及び図6に示すように、幾つかの実施形態では、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド上流部63の子午断面での傾斜角度は、出口において0度である。このようにすれば、出口62においてシュラウド面6の傾斜角度が0度であるので、出口62から流体(排ガス)をスムースに排出することができる。
 この実施形態では、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁上流部73の子午断面での傾斜角度は側縁後端(後縁先端)72において0度である。
 また、図5に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部651からなる。円弧部651は、子午断面形状が入口61と出口62を通る一つの円弧形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部631とシュラウド下流部641が一つの円弧部651で構成され、シュラウド上流部63は、シュラウド上流部631が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部641がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部651の曲率中心は、出口62を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の子午断面での傾斜角度は、0度以上であり、シュラウド下流部641の傾斜角度を出口62に向けて徐々に小さくできる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部751からなる。円弧部751は、子午断面形状が側縁前端(前縁先端)71と側縁後端(後縁先端)72を通る一つの円弧形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部731と側縁下流部741が一つの円弧部751で構成され、側縁上流部731は、側縁上流部731が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部741がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部751の曲率中心は、側縁後端(後縁先端)72を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の子午断面での傾斜角度は、0度以上であり、側縁下流部741の傾斜角度を側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小さくできる。
 また、幾つかの実施形態では、円弧部651の曲率中心が出口62を通り且つハブ221の軸線方向と直交する直線上に位置付けられる。この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の子午断面での傾斜角度は、0度以上であり、出口62において0度である。これにより、出口62から流体(排ガス)をスムースに排出することができる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7が有する円弧部751の曲率中心が側縁後端(後縁先端)72を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上に位置付けられる。この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の子午断面での傾斜角度は、0度以上であり、出口において0度である。
 また、図5に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、ハブ221の軸線Lから入口61までの径方向距離をR1、ハブ221の軸線Lから出口62までの径方向距離をR2t、ハブ221の軸線L方向でのシュラウド面6の長さをLsとした場合に、数式6で定義される曲率半径Rを有する真円弧形状の子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 この構成によれば、シュラウド面6でハブ221の軸線Lに対する傾斜角度は、出口62に向けて徐々に小で且つ出口62において0度である。これにより、クリアランスフローを低減しつつ、効率的にタービン動翼22を回転させることができる。
 この実施形態では、ブレード774の側縁7は、ハブ221の軸線Lから入口71までの径方向距離をR1a、ハブ221の軸線Lから側縁後端(後縁先端)72までの径方向距離をR2ta、ハブ221の軸線L方向での側縁の長さをLsaとした場合に、数式7で定義される曲率半径Raの真円弧形状である子午断面形状を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 この構成によれば、ブレード223の側縁7でハブ221の軸線Lに対する傾斜角度は、側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小で且つ側縁後端(後縁先端)72において0度である。これにより、クリアランスフローを低減しつつ、効率的にタービン動翼22を回転させることができる。
 また、この場合において、シュラウド面6の曲率半径Rとブレード223の側縁7の曲率半径Raとの差(R-Ra)は、シュラウド面6とブレード223の側縁7との隙間(クリアランス)となる。
 また、図6に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部652と直線形状の子午断面形状を有する直線部662とからなる。円弧部652は、子午断面形状が出口62を通る円弧形状で形成され、直線部662は、子午断面形状が入口61を通り円弧部652の接線Nとなる直線形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部632が直線部662で構成され、シュラウド下流部642が円弧部652で構成される。そして、シュラウド上流部632は、シュラウド上流部632が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部642がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部652の曲率中心は、出口62を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の傾斜角度は、0度以上であり、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部752と直線形状の子午断面形状を有する直線部762とからなる。円弧部752は、子午断面形状が側縁後端(後縁先端)72を通る真円弧形状で形成され、直線部762は、子午断面形状が側縁前端(前縁先端)71を通り円弧部752の接線となる直線形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部732が直線部762で構成され、側縁下流部742が円弧部752で構成される。そして、側縁上流部732は、側縁上流部732が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部742がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部752の曲率中心は、側縁後端(後縁先端)72を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の傾斜角度は、0度以上であり、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小である。
 また、図7に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部653と、直線形状の子午断面形状を有する第1直線部663と第2直線部673とからなる。円弧部653は、曲率中心がハブ221の軸線L方向と直交する直線M又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。第1直線部663は、子午断面形状が入口61を通り円弧部653の接線Nとなる直線形状で形成され、第2直線部673は、子午断面形状が出口62を通り円弧部653の接線Oとなる直線形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部633が第1直線部663で構成され、シュラウド下流部643が第2直線部673で構成される。そして、シュラウド上流部633が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部643がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の傾斜角度は0度よりも大きく、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部753と直線形状の子午断面形状を有する第1直線部763と第2直線部773とからなる。円弧部753は、曲率中心がハブの軸線L方向と直交する直線M又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。第1直線部763は、子午断面形状が側縁前端(前縁先端)71を通り円弧部753の接線となる直線形状で形成され、第2直線部773は、子午断面形状が側縁後端(後縁先端)72を通り円弧部753の接線となる直線形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部733が第1直線部763で構成され、側縁下流部743が第2直線部773で構成される。そして、側縁上流部733が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部743がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁の傾斜角度は0度よりも大きく、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小である。
 また、図8に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部654と直線形状の子午断面形状を有する直線部674とからなる。円弧部654は、子午断面形状が入口61を通る円弧形状で形成され、曲率中心がハブ221の軸線L方向と直交する直線M又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。直線部674は、子午断面形状が出口62を通り、円弧部654の接線Oとなる直線形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部634が円弧部654で構成され、シュラウド下流部644が直線部674で構成される。そして、シュラウド上流部634は、シュラウド上流部634が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部644がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の傾斜角度は、0度より大であり、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、真円弧形状の子午断面形状を有する円弧部754と直線形状の子午断面形状を有する直線部774とからなる。円弧部754は、子午断面形状が側縁前端(前縁先端)71を通る円弧形状で形成され、曲率中心がハブ221の軸線L方向と直交する直線M又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。直線部774は、子午断面形状が側縁後端(後縁先端)72を通り円弧部754の接線となる直線形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部734が円弧部754で構成され、側縁下流部744が直線部774で構成される。そして、側縁上流部734は、側縁上流部734が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部744がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の傾斜角度は、0度より大であり、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小である。
 また、図9に示すように、幾つかの実施形態では、円弧部655は、長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される楕円弧形状の子午断面形状を有する。この構成では、子午断面形状が入口61と出口62を通る一つの楕円弧形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部635とシュラウド下流部645が一つの円弧部655で構成され、シュラウド上流部635は、シュラウド上流部635が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部645がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部655の曲率中心は、出口62を通り且つハブ221の軸線方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の子午断面での傾斜角度は、0度以上であり、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7が有する円弧部755は、長軸がハブ221の軸線に対して傾いて配置さえる楕円弧形状の子午断面形状を有する。この構成では、子午断面形状がブレード223の側縁前端(前縁先端)71と側縁後端(後縁先端)72を通る一つの楕円弧形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部735と側縁下流部745が一つの円弧部755で構成され、側縁上流部735は、側縁上流部735が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部745がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部755の曲率中心は、側縁後端(後縁先端)72を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の子午断面での傾斜角度は、0度以上であり、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(前縁後端)72に向けて徐々に小である。
 また、図10に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、子午断面形状が楕円弧形状となる円弧部656と子午断面形状が直線形状となる直線部666とからなる。円弧部656は、子午断面形状が出口62を通る楕円弧形状で形成され、楕円の長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される。直線部666は、子午断面形状が入口61を通り円弧部656の接線Nとなる直線形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部636が直線部666で構成され、シュラウド下流部646が円弧部656で構成される。そして、シュラウド上流部636は、シュラウド上流部636が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部646がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部656の曲率中心は、出口62を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の傾斜角度は0度以上であり、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、子午断面形状が楕円弧形状となる円弧部756と子午断面形状が直線形状となる直線部766とからなる。円弧部756は、子午断面形状がブレード223の側縁後端(後縁先端)72を通る楕円弧形状で形成され、楕円の長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される。直線部766は、子午断面形状がブレード223の側縁前端(前縁先端)71を通り円弧部756の接線となる直線形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部736が直線部766で構成され、側縁下流部746が円弧部756で構成される。そして、側縁上流部736は、側縁上流部736が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部744がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、円弧部756の曲率中心は、側縁後端(後縁前端)72を通り且つハブ221の軸線L方向と直交する直線M上又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられる。これにより、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の傾斜角度は0度以上であり、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小である。
 また、図11に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、楕円弧形状の子午断面形状を有する円弧部657と、直線形状の子午断面形状を有する第1直線部667と第2直線部677とからなる。円弧部657は、曲率中心がハブの軸線L方向と直交する直線M又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられ、楕円の長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される。第1直線部667は、子午断面形状が入口61を通り円弧部657の接線Nとなる直線形状で形成され、第2直線部677は、子午断面形状が出口62を通り円弧部657の接線Oとなる直線形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部637が第1直線部667で構成され、シュラウド下流部647が第2直線部677で構成される。そして、シュラウド上流部637が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部647がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の傾斜角度は0度よりも大きく、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、楕円弧形状の子午断面形状を有する円弧部757と直線形状の子午断面形状を有する第1直線部767と第2直線部777とからなる。円弧部757は、曲率中心がハブの軸線L方向と直交する直線M又は該直線Mよりもハブ221の軸線L方向にて下流に位置付けられ、楕円の長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される。第1直線部767は、子午断面形状が側縁前端(前縁先端)71を通り円弧部757の接線となる直線形状で形成され、第2直線部777は、子午断面形状が側縁後端(後縁先端)72を通り円弧部757の接線となる直線形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部737が第1直線部767で構成され、側縁下流部747が第2直線部777で構成される。そして、側縁上流部737が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部747がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁の傾斜角度は0度よりも大きく、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小である。
 また、図12に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、楕円弧形状の子午断面形状を有する円弧部658と直線形状の子午断面形状を有する直線部678とからなる。円弧部658は、子午断面形状が入口61を通る楕円弧形状で形成され、楕円の長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される。直線部678は、子午断面形状が出口62を通り、円弧部658の接線Oとなる直線形状で形成される。この構成によれば、シュラウド上流部638が円弧部658で構成され、シュラウド下流部648が直線部678で構成される。そして、シュラウド上流部638は、シュラウド上流部638が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部648がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも入口61側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するシュラウド面6の傾斜角度は、0度より大であり、入口61から出口62に向けて徐々に小である。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、楕円弧形状の子午断面形状を有する円弧部758と直線形状の子午断面形状を有する直線部778とからなる。円弧部758は、子午断面形状が側縁前端(前縁先端)71を通る楕円弧形状で形成され、楕円の長軸がハブ221の軸線Lに対して傾いて配置される。直線部778は、子午断面形状が側縁後端(後縁先端)72を通り円弧部758の接線となる直線形状で形成される。この構成によれば、側縁上流部738が円弧部758で構成され、側縁下流部748が直線部778で構成される。そして、側縁上流部738は、側縁上流部738が円弧形状の子午断面形状を有し且つ側縁下流部748がハブ221の軸線L方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも側縁前端(前縁先端)71側でのハブ221の軸線Lに対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する。
 また、この構成によれば、ハブ221の軸線Lに対するブレード223の側縁7の傾斜角度は、0度より大であり、側縁前端(前縁先端)71から側縁後端(後縁先端)72に向けて徐々に小である。
 図13は、幾つかの実施形態に係るシュラウド面を概略的に示す子午断面図である。
 また、図13に示すように、幾つかの実施形態では、シュラウド面6は、入口61と出口62を結ぶ直線形状の子午断面形状を有する。
 この構成によれば、シュラウド面6は、ハブ221の軸線Lに対する傾斜角度を一定にすることができる。
 この実施形態では、ブレード223の側縁7は、側縁前端(前縁先端)71と側縁後端(後縁先端)72を結ぶ直線形状の子午断面形状を有する。
 この構成によれば、ブレード223の側縁7は、ハブ221の軸線Lに対する傾斜角度を一定にすることができる。
 なお、図3~図13において、側縁7とシュラウド面6の隙間を誇張して拡大して描いているが、隙間は微小であり、子午断面形状にて側縁7はシュラウド面6と相似形状を有する。
 本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
 1  ターボチャージャ
 2  タービン
 21  タービンハウジング
 211  接続フランジ
 212  カップリング
 22  タービン動翼
 221  ハブ
 222  背面
 223  ブレード
 23  筒部(シュラウド部)
 231  開口
 24  スクロール部
 25  スロート部
 26  バックプレート
 3  コンプレッサ
 31  コンプレッサハウジング
 32  インペラ
 321  ハブ
 322  背面
 323  ブレード
 33  蓋部材
 331  シール孔
 34  筒部
 35  スクロール部
 36  ディフューザ部
 4  軸受ハウジング
 41  接続フランジ
 42  端壁
 421  シール部
 422 シール孔
 43  周壁
 431  給油ポート
 432  排油ポート
 44  軸受部
 441  軸受孔
 442  浮動ブッシュ
 45  スラスト部材
 46  スラストカラー
 47  スラストスリーブ
 48  オイルデフレクタ
 5  駆動軸
 51  雄ネジ
 52  ナット
 6  シュラウド面
 61  入口
 62  出口
 63,631~638  シュラウド上流部
 64,641~648  シュラウド下流部
 65,651~658  円弧部
 66,662,666  直線部
 663,667  第1直線部
 67,674,678  直線部
 673,677  第2直線部
 7  側縁
 71  側縁前端(前縁先端)
 72  側縁後端(後縁先端)
 73,731~738  側縁上流部
 74,741~748  側縁下流部
 75,751~758  円弧部
 76,762,766  直線部
 763,767  第1直線部
 77,774,778  直線部
 773,777  第2直線部
 L  ハブの軸線
 FF  近傍流れ
 MF  中間流れ

Claims (15)

  1.  入口、出口、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、
     前記ハウジングに収容され、ハブ、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する複数のブレードを含むタービン動翼と、
     を備えるタービンであって、
     前記ブレードの側縁は、
     前記入口側に配置される側縁上流部と、
     前記出口側に配置される側縁下流部とを有し、
     前記シュラウド面は、
     前記入口側に配置され、前記側縁上流部に沿うシュラウド上流部と、
     前記出口側に配置され、前記側縁下流部に沿うシュラウド下流部とを有し、
     前記シュラウド上流部は、シュラウド上流部が円弧形状の子午断面形状を有し且つシュラウド下流部が前記ハブの軸線方向に沿う直線形状の子午断面形状を有する場合よりも、前記入口側での前記ハブの軸線に対する傾斜角度が小である子午断面形状を有する
     ことを特徴とするタービン。
  2.  前記シュラウド上流部は、前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2t、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLsとした場合に、数式1で定義される曲率半径Rを有する子午断面形状を有することを特徴とする請求項1に記載のタービン。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3.  前記シュラウド下流部は、円弧形状の子午断面形状を有する円弧部からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のタービン。
  4.  前記円弧部は、真円弧形状の子午断面形状を有することを特徴とする請求項3に記載のタービン。
  5.  前記円弧部は、楕円弧形状の子午断面形状を有することを特徴とする請求項3に記載のタービン。
  6.  前記円弧部の曲率中心は、前記出口を通り且つ前記ハブの軸線方向と直交する直線上又は該直線よりも前記ハブの軸線方向にて下流に位置付けられていることを特徴とする請求項3~5の何れか一項に記載のタービン。
  7.  前記シュラウド上流部は、直線形状の子午断面形状を有する直線部からなることを特徴とする請求項1~6の何れか一項に記載のタービン。
  8.  前記ハブの軸線に対する前記シュラウド下流部の子午断面での傾斜角度は、前記出口において0度であることを特徴とする請求項1~7の何れか一項に記載のタービン。
  9.  前記シュラウド下流部は、前記ハブの軸線に対して傾斜した直線形状の子午断面形状を有する直線部からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のタービン。
  10.  前記シュラウド面は、前記入口と前記出口を結ぶ直線形状の子午断面形状を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のタービン。
  11.  前記シュラウド面は、前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2t、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLsとした場合に、数式2で定義される曲率半径Rを有する円弧形状の子午断面形状を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のタービン。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  12.  前記入口での前記シュラウド面の内径をD1とし、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLとした場合に、前記内径D1に対する前記長さLの比率Ls/D1が0.16よりも大であることを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載のタービン。
  13.  前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2tとした場合に、前記距離R1に対する前記距離R2tの比率が0.95以下であることを特徴とする請求項1~12の何れか一項に記載のタービン。
  14.  入口、出口、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、
     前記ハウジングに収容され、ハブ、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する複数のブレードを含むタービン動翼と、
     を備えるタービンであって、
     前記ブレードの側縁は、
     前記入口側に配置される側縁上流部と、
     前記出口側に配置される側縁下流部とを有し、
     前記シュラウド面は、円弧形状の子午断面形状を有する1つの円弧部からなり、
     前記円弧部は、前記ハブの軸線から前記入口までの径方向距離をR1、前記ハブの軸線から前記出口までの径方向距離をR2t、前記ハブの軸線方向での前記シュラウド面の長さをLsとした場合に、数式3で定義される曲率半径Rを有する子午断面形状を有することを特徴とするタービン。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  15.  入口、出口、及び、前記入口と前記出口との間を延びるシュラウド面を有するシュラウド部を含む、ハウジングと、
     前記ハウジングに収容され、ハブ、及び、該ハブの外周面に設けられ、前記シュラウド面に沿って延びる側縁をそれぞれ有する複数のブレードを含むタービン動翼と、
     を備えるタービンであって、
     前記シュラウド面は、直線形状の子午断面形状を有する1つの直線部からなる
    ことを特徴とするタービン。
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