WO2018158849A1 - 排気タービン過給機 - Google Patents

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WO2018158849A1
WO2018158849A1 PCT/JP2017/007948 JP2017007948W WO2018158849A1 WO 2018158849 A1 WO2018158849 A1 WO 2018158849A1 JP 2017007948 W JP2017007948 W JP 2017007948W WO 2018158849 A1 WO2018158849 A1 WO 2018158849A1
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turbine
turbine wheel
exhaust
facing
wheel
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怜子 ▲高▼島
横山　隆雄
東條　正希
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三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust turbine supercharger.
  • the turbocharger described in Patent Document 1 has a configuration in which an inner scroll passage and an outer scroll passage are formed so as to partition an exhaust gas flow for rotating a turbine wheel in an turbine housing into an inner peripheral side and an outer peripheral side. It is shown.
  • Patent Document 2 discloses a multi-entry turbine housing in which a turbine scroll is divided into a plurality of parts in the circumferential direction.
  • Patent Document 1 in a turbine having an inner scroll passage and an outer scroll passage that is divided into a plurality of scrolls in the circumferential direction, when the pressure in one scroll passage is low, it flows into the other scroll passage having a higher pressure. There is a possibility that the exhausted gas does not pass through the moving blade side of the turbine wheel but leaks through the back side to one scroll passage side. For this reason, the work amount of the turbine wheel is reduced, which causes a reduction in efficiency.
  • the present invention solves the above-described problems, and an exhaust turbine capable of preventing a decrease in turbine efficiency by suppressing a leakage flow to the scroll passage on the low-pressure side with a configuration in which the scroll passage is divided into a plurality of portions in the circumferential direction.
  • the purpose is to provide a turbocharger.
  • An exhaust turbine supercharger is a turbine wheel that is attached to a rotating shaft and has a plurality of turbine blades in the circumferential direction, and is formed in a spiral shape outside the turbine wheel and in the circumferential direction.
  • Each scroll passage which is divided into a plurality of parts and is arranged between the tongue portions and communicates with each other at the position of the turbine wheel, and the turbine blade side of the turbine wheel is opposed to the back surface on the opposite side in the axial direction.
  • a linear portion provided to extend from the proximal end in the vicinity of each tongue portion toward the rotating shaft side so as to suppress the passage of fluid between the back surface and the facing surface on the facing surface; Is provided.
  • the linear portion is ⁇ 30 deg with respect to a straight line connecting the tongue portion and the center of the rotating shaft with respect to the center of the rotating shaft.
  • the proximal end is preferably disposed within the range.
  • the linear portion is continuously formed from one tongue portion along the side portion of the rotating shaft to the other tongue portion. May be.
  • the linear portion is formed continuously from one tongue portion to the other tongue portion along the side portion of the rotating shaft, In addition, they may be arranged on both sides with the rotation axis as a boundary.
  • the facing surface is formed on a plate member disposed on the back side of the turbine wheel, and the linear portion is integrated with the plate member. It may be formed.
  • the linear portion is formed of a convex line protruding from the facing surface toward the rear surface of the turbine wheel.
  • the facing surface is formed on a plate member disposed on the back side of the turbine wheel, and the linear portion extends from the facing surface to the turbine wheel. It consists of the protruding item
  • the facing surface is formed on a plate member disposed on the back side of the turbine wheel, and the convex strip is provided on the plate member.
  • the base end may be hooked on the upstream side in the rotation direction of the turbine wheel at the tongue.
  • the linear portion is formed of a concave line that is recessed from the facing surface to the back surface of the turbine wheel, and the concave line is a rotation of the turbine wheel. It is preferable to have an inclined bottom surface that inclines from the upstream side to the downstream side in the direction and that rises from the inclined bottom surface toward the rear surface of the turbine wheel.
  • the linear portion is formed of a concave line that is recessed from the facing surface to the back surface of the turbine wheel, and the concave line is a rotation of the turbine wheel.
  • a first inclined bottom surface that inclines from the upstream side to the downstream side in a direction and has a first inclined wall surface that rises from the first inclined bottom surface toward the rear surface of the turbine wheel. It is preferable to have a second inclined bottom surface that rises from the second standing wall surface and inclines toward the rear surface of the turbine wheel while having a second standing wall surface that is opposite to the standing wall surface.
  • the present invention on the opposite face fixedly disposed opposite to the rear face of the turbine wheel, from the base end near each tongue portion toward the rotary shaft side so as to suppress the passage of fluid between the rear face and the opposite face.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust turbine supercharger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an axial cross-sectional view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a radial cross-sectional view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circumferential cross-sectional schematic view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an axial sectional view of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional schematic diagram of an equal radius position of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic isometric cross-sectional view of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an axial cross-sectional view of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an axial sectional view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a radial cross-sectional view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a partial perspective view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic circumferential sectional view of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • the exhaust turbine supercharger 11 shown in FIG. 1 is mainly composed of a turbine 12, a compressor (centrifugal compressor) 13, and a rotating shaft 14, which are housed in a housing 15.
  • the housing 15 is hollow and has a turbine housing 15A that forms a first space S1 that houses the configuration of the turbine 12, a compressor housing 15B that forms a second space S2 that houses the configuration of the compressor 13, and a rotation And a bearing housing 15 ⁇ / b> C that forms a third space S ⁇ b> 3 that accommodates the shaft 14.
  • the third space S3 of the bearing housing 15C is located between the first space S1 of the turbine housing 15A and the second space S2 of the compressor housing 15B.
  • the rotating shaft 14 is rotatably supported at its end on the turbine 12 side by a journal bearing 21 that is a turbine side bearing, and is rotatably supported at its end on the compressor 13 side by a journal bearing 22 that is a compressor side bearing.
  • the thrust bearing 23 restricts movement in the axial direction in which the rotating shaft 14 extends.
  • a center line C of rotation of the rotary shaft 14 is indicated by a one-dot chain line in the drawing.
  • the rotating shaft 14 has a turbine wheel 24 of the turbine 12 fixed to one end in the axial direction.
  • a plurality of turbine blades (also referred to as moving blades) 25 having an axial flow type are provided on the outer peripheral portion at intervals in the circumferential direction (a direction around the rotation shaft 14 around the center line C).
  • the turbine wheel 24 is accommodated in the first space S ⁇ b> 1 of the turbine housing 15 ⁇ / b> A in the housing 15.
  • the impeller 31 of the compressor 13 is being fixed to the rotating shaft 14 at the other end part in the axial direction.
  • the impeller 31 is provided with a plurality of blades 32 radially spaced from the center line C of the rotating shaft 14 in the circumferential direction.
  • the impeller 31 is accommodated in the second space S2 of the compressor housing 15B in the housing 15.
  • the turbine housing 15A is provided with an exhaust gas intake port 26 for taking in the exhaust gas to the turbine wheel 24 and an exhaust gas discharge port 27 for discharging the exhaust gas.
  • a turbine nozzle 28 is provided between the exhaust gas intake 26 and the turbine wheel 24, and the axial exhaust gas flow statically expanded by the turbine nozzle 28 has a plurality of turbines. The turbine 12 can be driven and rotated by being guided to the turbine blades 25 of the wheel 24.
  • the compressor housing 15B is provided with an air intake port 33 for taking in the compression gas to the impeller 31 and a compressed air discharge port 34 for discharging the compressed air.
  • a diffuser 35 is provided between the impeller 31 and the compressed air discharge port 34. The air compressed by the impeller 31 is discharged through the diffuser 35.
  • a plurality (two in this embodiment) of scroll passages 15Aa and 15Ab are provided from the exhaust gas inlet 26 to the turbine nozzle 28.
  • a plurality of exhaust gas intake ports 26 are provided so as to take in the exhaust gas into the respective scroll passages 15Aa and 15Ab.
  • Each of the scroll passages 15Aa and 15Ab is formed in a spiral shape outside the turbine wheel 24 and is divided into a plurality of portions in the circumferential direction.
  • one scroll passage 15Aa is provided on the radially inner side
  • the other scroll passage 15Ab is provided on the radially outer side.
  • the scroll passages 15Aa and 15Ab communicate with the turbine nozzle 28 (position of the turbine wheel 24), and the communicating end portions are formed as tongue portions 15Ac and 15Ad.
  • Each tongue portion 15Ac, 15Ad is provided at an axially symmetric position based on the center line C of the rotating shaft 14.
  • the scroll passages 15Aa and 15Ab form two passages with one partition 15Ae interposed therebetween, but may be formed by independent pipes.
  • the exhaust gas discharge port 27 is formed at the end of a discharge passage 15Af provided along the axial direction in which the rotating shaft 14 extends from the turbine nozzle 28. Yes.
  • the exhaust gas taken into the scroll passages 15Aa and 15Ab from the exhaust gas inlets 26 merges at the turbine nozzles 28 from the tongues 15Ac and 15Ad.
  • the rotary shaft 14 is discharged from the exhaust gas discharge port 27 of the discharge passage 15Af.
  • the turbine 12 is driven by exhaust gas discharged from an engine (not shown), and the rotation of the turbine 12 is transmitted to the rotary shaft 14 to drive the compressor 13.
  • the compressor 13 compresses the combustion gas and supplies it to the engine.
  • the exhaust gas from the engine passes through the scroll passages 15Aa and 15Ab from the exhaust gas intake ports 26 and is statically expanded by the turbine nozzle 28.
  • the turbine 12 is driven and rotated by the turbine wheel 24 to which the plurality of turbine blades 25 are fixed.
  • the exhaust gas that has driven the plurality of turbine blades 25 is discharged to the outside from the exhaust gas discharge port 27.
  • the impeller 31 of the integrated compressor 13 is rotated by the rotating shaft 14, and air is sucked from the air intake port 33.
  • the sucked air is pressurized by the impeller 31 to become compressed air, and this compressed air passes through the diffuser 35 and is supplied to the engine from the compressed air discharge port 34.
  • the turbine 12 has a back surface 24 a on the opposite side of the turbine wheel 24 in the axial direction of the turbine blade 25. Further, the turbine 12 is provided with a facing surface 41 that is fixedly disposed facing the back surface 24a. In the present embodiment, the facing surface 41 is provided on the plate member 42.
  • the plate member 42 is also called a back plate or packing, and is provided on the back side of the turbine 12. For example, as shown in FIGS. 3 and 4, a through hole 42 a through which the rotary shaft 14 passes is formed. It is formed in a disc shape.
  • the plate member 42 is formed in a cup shape with a wall portion 42b standing in the axial direction on the outer periphery thereof so as to cover the boss portion 15Ca protruding from the bearing housing 15C to the turbine housing 15A side and through which the rotary shaft 14 passes.
  • the flange 42c at the end of the wall 42b is sandwiched between the bearing housing 15C and the turbine housing 15A and fixedly disposed on the housing 15.
  • the linear part 51 is formed in the opposing surface 41 facing the back surface 24a of the turbine wheel 24.
  • the linear portion 51 is formed as a convex strip 511 protruding from the facing surface 41 toward the back surface 24 a of the turbine wheel 24.
  • the linear portion 51 is provided so as to extend from the base end 51 a disposed in the vicinity of each tongue portion 15Ac, 15Ad toward the rotating shaft 14.
  • the vicinity of the tongue portions 15Ac and 15Ad means that the rotation shaft 14 is connected to a straight line L1 connecting the tongue portions 15Ac and 15Ad and the center (center line C) of the rotation shaft 14. This is within the range formed by each straight line L2 of ⁇ 30 degrees with respect to the center. Therefore, the base part 51a is arrange
  • the pressure of the exhaust gas taken into one scroll passage 15Aa is divided into two, and the other scroll.
  • the pressure of the exhaust gas taken into the passage 15Ab is lower (including the case where the exhaust gas is taken into only the other scroll passage 15Ab)
  • the exhaust gas flowing into the other scroll passage 15Ab with a higher pressure is the turbine blade of the turbine wheel 24.
  • the exhaust gas that has leaked through the back surface 24a does not act on the work of the turbine wheel 24 that rotates the rotating shaft 14, and therefore the work amount of the turbine wheel 24 is reduced, causing a reduction in turbine efficiency.
  • the convex strip 511 as the linear portion 51 is formed on the facing surface 41 facing the back surface 24a of the turbine wheel 24.
  • the exhaust gas G attempting to pass through the rear surface 24 a side of the turbine wheel 24 is blocked by the ridges 511.
  • a large amount of exhaust gas passes to the turbine blade 25 side of the turbine wheel 24, so that the work load of the turbine wheel 24 is reduced. Reduction in turbine efficiency can be prevented by suppressing the decrease.
  • the convex strip 511 as the linear strip portion 51 has a tongue portion 15Ac, 15Ac, It is preferably present at least in the range of 15 Ad to 0.6 W or less.
  • the protrusions 511 as the line portions 51 are provided at positions that do not contact the turbine wheel 24 and do not hinder the rotation of the turbine wheel 24.
  • the protruding height H of the protruding strip 511 from the facing surface 41 is 0.2 h or more and 0.8 h. The following range is preferable for suppressing the passage of fluid between the back surface 24 a of the turbine wheel 24 and the facing surface 41.
  • the scroll passages 15Aa and 15Ab are provided with the protrusions 511 as the linear portions 51 provided extending from the base ends 51a in the vicinity of the tongue portions 15Ac and 15Ad toward the rotating shaft 14 side. Leakage flow to the scroll passage 15Aa (15Ab) on the low pressure side can be suppressed with a configuration divided into a plurality of directions. As a result, a large amount of exhaust gas can be passed to the turbine blade 25 side of the turbine wheel 24, and a decrease in the work amount of the turbine wheel 24 can be suppressed to prevent a decrease in turbine efficiency.
  • the convex strip 511 as the linear portion 51 is formed on the rotary shaft 14 with respect to the straight line L1 that connects the tongue portions 15Ac and 15Ad and the center of the rotary shaft 14.
  • the base end 51a By arranging the base end 51a within a range of ⁇ 30 deg with respect to the center, a pressure difference is generated, and the leakage flow in the vicinity of the cheap tongue portions 15Ac and 15Ad can be suppressed, and the effect of preventing the turbine efficiency from being lowered. Remarkably can be obtained.
  • the linear portion 51 includes the convex strip 511 that protrudes from the facing surface 41 toward the rear surface 24 a of the turbine wheel 24, so that the rear surface 24 a of the turbine wheel 24.
  • the facing surface 41 is formed on the plate member 42 disposed on the back surface 24 a side of the turbine wheel 24, and the linear portion 51 extends from the facing surface 41 to the turbine wheel 24. It consists of the protruding item
  • the ridges 511 as the line portions 51 are attached separately from the plate member 42 by welding or the like. According to this configuration, after the plate member 42 is formed, the protrusion height H of the ridge 511 can be set according to the axial distance h between the back surface 24 a of the turbine wheel 24 and the facing surface 41. The protrusion height H of the ridge 511 suitable for the assembly error of the axial distance h between the back surface 24a and the facing surface 41 can be set.
  • the facing surface 41 is formed on the plate member 42 disposed on the back surface 24a side of the turbine wheel 24, and the convex strip 511 as the linear portion 51 is the plate member. 42 may be formed integrally.
  • the ridges 511 as the line portions 51 are formed by folding a sheet metal in the sheet member 42 formed of sheet metal, or formed together with the plate member 42 formed by casting (precision casting).
  • FIG. 6 is an axial sectional view of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional schematic diagram of an equal radius position of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic isometric cross-sectional view of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is an axial sectional view of another example of the turbine in the exhaust turbine supercharger according to the present embodiment.
  • the facing surface 41 is formed on a plate member 42 arranged on the back surface 24 a side of the turbine wheel 24, and the linear portion 51.
  • the convex 511 has a base end 51a in the direction of rotation of the turbine wheel 24 at the tongues 15Ac and 15Ad (arrow R in FIG. 6). Direction).
  • the tongue portions 15Ac and 15Ad are formed in a spiral shape on the outside of the turbine wheel 24, and the end portions thereof are formed as the tongue portions 15Ac and 15Ad. Accordingly, the tongue portions 15Ac and 15Ad are formed in an arc shape as shown in FIG. With respect to the arcuate tongue portions 15Ac and 15Ad, the protrusion 511 is formed so that the base end 51a abuts on the upstream side in the rotation direction of the turbine wheel 24 at the tongue portions 15Ac and 15Ad, and the tongue portions 15Ac and 15Ad. It is attached to the
  • the exhaust gas flows along the rotation direction of the turbine wheel 24, and the protrusions 511 are retained on the tongue portions 15Ac and 15Ad against the flow of the exhaust gas. Even if the member 42 is not fixed to the housing 15, the rotational movement of the ridge 511 can be prevented. Moreover, if the ridges 511 are hooked on the tongues 15Ac and 15Ad during assembly, the ridges 511 can be positioned, and the assemblability can be improved.
  • a linear portion 51 is formed on the facing surface 41 facing the back surface 24 a of the turbine wheel 24.
  • the line part 51 it is formed as a concave line 512 that is recessed from the facing surface 41 to the back surface 24 a of the turbine wheel 24.
  • the recess 512 has an inclined bottom surface 512a that inclines from the upstream side to the downstream side in the rotational direction of the turbine wheel 24 (in the direction of arrow R in FIG. 7) and is recessed from the bottom of the inclined bottom surface 512a. It has the standing wall surface 512b which stands up toward. As shown in FIG.
  • the linear portion 51 is provided so as to extend from the base end 51 a disposed in the vicinity of each tongue portion 15Ac, 15Ad toward the rotating shaft 14.
  • the vicinity of the tongue portions 15Ac and 15Ad means that the rotation shaft 14 is connected to a straight line L1 connecting the tongue portions 15Ac and 15Ad and the center (center line C) of the rotation shaft 14. This is within the range formed by each straight line L2 of ⁇ 30 degrees with respect to the center. Therefore, the base part 51a is arrange
  • the concave stripe 512 as the linear portion 51 is formed on the facing surface 41 facing the back surface 24 a of the turbine wheel 24.
  • the exhaust gas G which is going to pass through the back surface 24a side along the rotation direction R of the turbine wheel 24 is guided by the inclined bottom surface 512a and collided with the standing wall surface 512b to block the exhaust gas G. .
  • a large amount of exhaust gas passes to the turbine blade 25 side of the turbine wheel 24, so that the work load of the turbine wheel 24 is reduced. Reduction in turbine efficiency can be prevented by suppressing the decrease.
  • the recess 512 as the linear portion 51 has a smaller angle ⁇ with respect to the facing surface 41 and prevents the exhaust gas G from separating from the inclined bottom surface 512a to stand along the inclined bottom surface 512a.
  • Guidance can be provided to reach the wall surface 512b. Desirably, it is 15 deg or less.
  • the exhaust gas G can be reliably collided with the standing wall surface 512b to be dammed, and more exhaust gas is allowed to pass through the turbine blade 24 side of the turbine wheel 24, thereby suppressing a decrease in the work amount of the turbine wheel 24. The effect of preventing a decrease in turbine efficiency can be obtained remarkably.
  • the recess 512 as the linear portion 51 is provided with the tongues 15Ac, 15Ac, 15Ad, with respect to the shortest distance W between the tongues 15Ac, 15Ad and the rotating shaft 14, as shown in FIG. It is preferably present at least in the range of 15 Ad to 0.6 W or less.
  • the protrusion 511 as the linear portion 51 is a standing wall surface that rises from the bottom of the inclined bottom surface 512 a with respect to the axial distance h between the rear surface 24 a of the turbine wheel 24 and the bottom of the inclined bottom surface 512 a. It is preferable that the height H of 512b be in the range of 0.2 h or more and 0.8 h or less in order to suppress the passage of fluid between the rear surface 24a of the turbine wheel 24 and the facing surface 41.
  • the scroll passages 15Aa and 15Ab are provided with a recess 512 as a linear portion 51 provided extending from the base end 51a in the vicinity of the tongues 15Ac and 15Ad toward the rotating shaft 14 side.
  • Leakage flow to the scroll passage 15Aa (15Ab) on the low pressure side can be suppressed with a configuration divided into a plurality of directions.
  • a large amount of exhaust gas can be passed to the turbine blade 25 side of the turbine wheel 24, and a decrease in the work amount of the turbine wheel 24 can be suppressed to prevent a decrease in turbine efficiency.
  • the linear portion 51 is formed of the concave stripe 512 that is recessed from the facing surface 41 to the back surface 24a of the turbine wheel 24, and thus the back surface 24a of the turbine wheel 24.
  • the protrusions 511 such as the above-described protrusions 511 are provided, the protrusions 511 can be installed even when they contact the back surface 24a of the turbine wheel 24.
  • the concave stripe 512 as the linear portion 51 is formed on the rotary shaft 14 with respect to the straight line L1 connecting the tongue portions 15Ac and 15Ad and the center of the rotary shaft 14.
  • the facing surface 41 is formed on the plate member 42 disposed on the back surface 24a side of the turbine wheel 24, and the concave stripe 512 as the linear portion 51 is a plate member. 42 is preferably formed integrally.
  • the concave stripe 512 as the linear portion 51 is formed by folding a sheet metal in the plate member 42 formed of sheet metal, or is formed together with the plate member 42 formed by casting (precision casting). According to this configuration, the concave stripes 512 as the linear portions 51 can be formed together in the production process of the plate member 42, and the production process can be shortened compared to a separate body.
  • the concave stripe 512 as the linear portion 51 has a rotational direction of the turbine wheel 24 (in the direction of arrow R in FIG. 8). ) Having a first inclined bottom surface 512a that inclines from the upstream side to the downstream side, and a first standing wall surface 512b that rises from the bottom of the first inclined bottom surface 512a toward the rear surface 24a of the turbine wheel 24, and further downstream.
  • the concave stripe 512 as the linear portion 51 is formed on the facing surface 41 facing the back surface 24 a of the turbine wheel 24. For this reason, as shown in FIG. 8, the exhaust gas G that is about to pass through the rear surface 24a along the rotational direction R of the turbine wheel 24 is caused to collide with the first standing wall surface 512b while being guided by the first inclined bottom surface 512a. Then dam up.
  • the second standing wall surface 512c is guided by the second inclined bottom surface 512d while guiding the exhaust gas G that is about to pass through the back surface 24a opposite to the rotation direction R of the turbine wheel 24. By damaging it, it will be dammed up.
  • the ridges 511 and the ridges 512 as the striated portion 51 are formed from one tongue portion 15Ac to the rotating shaft 14. It may be formed continuously to the other tongue portion 15Ad along the side portion.
  • the ridges 511 and the ridges 512 as the line portions 51 are continuously formed from one tongue portion 15Ac to the other tongue portion 15Ad.
  • the ridges 511 and the ridges 512 as the striated portion 51 are formed from one tongue portion 15Ac to the rotating shaft 14.
  • the second tongue portion 15Ad may be continuously formed along the side portion and may be disposed on both side portions with the rotary shaft 14 as a boundary.
  • the ridges 511 and the ridges 512 as the line portions 51 are continuous from one tongue portion 15Ac to the other tongue portion 15Ad, and both sides with the rotary shaft 14 as a boundary. Therefore, more exhaust gas passes to the turbine blade 25 side of the turbine wheel 24 by more reliably suppressing the passage of fluid between the rear surface 24a of the turbine wheel 24 and the facing surface 41. Therefore, the effect of suppressing the decrease in the work amount of the turbine wheel 24 and preventing the decrease in turbine efficiency can be obtained more remarkably.

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Abstract

回転軸１４に取り付けられて周方向に複数のタービン翼を有するタービンホイール２４と、タービンホイール２４の外側で渦巻き形状に形成されていると共に周方向で複数に分割されて互いの舌部１５Ａｃ，１５Ａｄの間に配置されたタービンホイール２４の位置で相互が連通する各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂと、タービンホイール２４のタービン翼側とは軸方向の反対側の背面に対向して配置される対面４１に背面と対面４１との間の流体の通過を抑制するように各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍の基端５１ａから回転軸１４側に向けて延在して設けられた線条部５１と、を備える。

Description

排気タービン過給機
　本発明は、排気タービン過給機に関する。
　例えば、特許文献１に記載のターボチャージャは、タービンハウジングにおいてタービンホイールを回転駆動させる排気ガスの流れを内周側と外周側とに区画するように内側スクロール通路および外側スクロール通路が形成された構成が示されている。また、特許文献２に多エントリー型タービンハウジングは、タービンスクロールが周方向で複数に分割された構成が示されている。
実開昭６１－１７８０３４号公報 特許第４７９７７８８号公報
　特許文献１に示されるように、周方向でスクロールが複数に分割されて内側スクロール通路および外側スクロール通路を有するタービンでは、一方のスクロール通路の圧力が低い場合、圧力の高い他方のスクロール通路に流入した排気がタービンホイールの動翼側を通らずに背面側を通って一方のスクロール通路側に漏れるおそれがある。このため、タービンホイールの仕事量が低下して効率低下の原因になる。
　本発明は、上述した課題を解決するものであり、スクロール通路が周方向で複数に分割された構成で低圧側のスクロール通路への漏れ流れを抑えて、タービン効率低下を防ぐことのできる排気タービン過給機を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る排気タービン過給機は、回転軸に取り付けられて周方向に複数のタービン翼を有するタービンホイールと、前記タービンホイールの外側で渦巻き形状に形成されていると共に周方向で複数に分割されて互いの舌部の間に配置された前記タービンホイールの位置で相互が連通する各スクロール通路と、前記タービンホイールの前記タービン翼側とは軸方向の反対側の背面に対向して配置される対面に前記背面と前記対面との間の流体の通過を抑制するように各前記舌部近傍の基端から前記回転軸側に向けて延在して設けられた線条部と、を備える。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記線条部は、前記舌部と前記回転軸の中心とを結ぶ直線に対して前記回転軸の中心を基準とした±３０ｄｅｇの範囲内に前記基端が配置されていることが好ましい。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記線条部は、一方の前記舌部から前記回転軸の側部に沿って他方の前記舌部に至り連続して形成されていても良い。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記線条部は、一方の前記舌部から前記回転軸の側部に沿って他方の前記舌部に至り連続して形成され、かつ前記回転軸を境にした両側部にそれぞれ配置されていても良い。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記対面は、前記タービンホイールの背面側に配置される板部材に形成されており、前記線条部は、前記板部材と一体に形成されていても良い。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に向けて突出した凸条からなることが好ましい。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記対面は、前記タービンホイールの背面側に配置される板部材に形成されており、前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に向けて突出した凸条からなり前記板部材とは別体で取り付けられていても良い。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記対面は、前記タービンホイールの背面側に配置される板部材に形成されており、前記凸条は、前記板部材に設けられて前記基端が前記舌部における前記タービンホイールの回転方向の上流側に掛止されていても良い。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に背けて窪んだ凹条からなり、当該凹条は、前記タービンホイールの回転方向の上流側から下流側に傾斜して窪む傾斜底面を有すると共に前記傾斜底面から前記タービンホイールの背面に向けて立ち上がる立壁面を有することが好ましい。
　また、本発明の一態様に係る排気タービン過給機では、前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に背けて窪んだ凹条からなり、当該凹条は、前記タービンホイールの回転方向の上流側から下流側に傾斜して窪む第一傾斜底面を有すると共に前記第一傾斜底面から前記タービンホイールの背面に向けて立ち上がる第一立壁面を有し、さらに下流側に前記第一立壁面に背く第二立壁面を有すると共に前記第二立壁面から前記タービンホイールの背面に向けて傾斜してせり上がる第二傾斜底面を有することが好ましい。
　本発明によれば、タービンホイールの背面に対向して固定配置される対面に、背面と対面との間の流体の通過を抑制するように各舌部近傍の基端から回転軸側に向けて延在して設けられた線条部を備えることで、スクロール通路が周方向で複数に分割された構成で低圧側のスクロール通路への漏れ流れを抑えることができる。この結果、タービンホイールのタービン翼側に多くの排ガスを通過させることができ、タービンホイールの仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐことができる。
図１は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機の全体構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの軸方向断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの径方向断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの部分斜視図である。 図５は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの周方向断面概略図である。 図６は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の軸方向断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の等半径位置断面概略図である。 図８は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の等半径位置断面概略図である。 図９は、本発明の実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の軸方向断面図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、本実施形態に係る排気タービン過給機の全体構成図である。図２は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの軸方向断面図である。図３は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの径方向断面図である。図４は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの部分斜視図である。図５は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの周方向断面概略図である。
　図１に示す排気タービン過給機１１は、主に、タービン１２と、コンプレッサ（遠心圧縮機）１３と、回転軸１４と、により構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。
　ハウジング１５は、内部が中空に形成され、タービン１２の構成を収容する第一空間部Ｓ１をなすタービンハウジング１５Ａと、コンプレッサ１３の構成を収容する第二空間部Ｓ２をなすコンプレッサハウジング１５Ｂと、回転軸１４を収容する第三空間部Ｓ３をなすベアリングハウジング１５Ｃと、を有する。ベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１とコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２との間に位置している。
　回転軸１４は、タービン１２側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受２１により回転自在に支持され、コンプレッサ１３側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受２２により回転自在に支持され、かつスラスト軸受２３により回転軸１４が延在する軸方向への移動を規制されている。回転軸１４の回転の中心線Ｃを図中に一点鎖線にて示している。また、回転軸１４は、軸方向における一端部にタービン１２のタービンホイール２４が固定されている。タービンホイール２４は、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼（動翼ともいう）２５が周方向（中心線Ｃを中心とした回転軸１４の廻り方向）に間隔をおいて設けられている。タービンホイール２４は、ハウジング１５におけるタービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１に収容されている。さらに、回転軸１４は、軸方向における他端部に、コンプレッサ１３のインペラ３１が固定されている。インペラ３１は、回転軸１４の中心線Ｃを中心として放射状に複数のブレード３２が周方向に間隔をおいて設けられている。インペラ３１は、ハウジング１５におけるコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２に収容されている。
　また、タービンハウジング１５Ａは、タービンホイール２４に対して排気ガスを取り込む排気ガス取込口２６と、排気ガスを吐出する排気ガス吐出口２７とが設けられている。そして、タービンハウジング１５Ａは、排気ガス取込口２６とタービンホイール２４との間にタービンノズル２８が設けられており、このタービンノズル２８により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービンホイール２４のタービン翼２５に導かれることで、タービン１２を駆動回転することができる。
　また、コンプレッサハウジング１５Ｂは、インペラ３１に対して圧縮用気体を取り込む空気取込口３３と、圧縮空気を吐出する圧縮空気吐出口３４とが設けられている。そして、コンプレッサハウジング１５Ｂは、インペラ３１と圧縮空気吐出口３４との間にディフューザ３５が設けられている。インペラ３１により圧縮された空気は、ディフューザ３５を通って排出される。
　タービンハウジング１５Ａにおいて、図１および図２に示すように、排気ガス取込口２６からタービンノズル２８に至り複数（本実施形態では２つ）のスクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂが設けられている。排気ガス取込口２６は、各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂに排気ガスをそれぞれ取り込むように複数設けられている。各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂは、タービンホイール２４の外側で渦巻き形状に形成されていると共に周方向で複数に分割されている。本実施形態において２つのスクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂは、一方のスクロール通路１５Ａａが径方向内側に設けられ、他方のスクロール通路１５Ａｂが径方向外側に設けられている。また、各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂは、タービンノズル２８（タービンホイール２４の位置）に連通しており、この連通する端部が舌部１５Ａｃ，１５Ａｄとして形成されている。各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄは、回転軸１４の中心線Ｃを基に軸対称の位置に設けられている。なお、図１および図２において、スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂは、１つの隔壁１５Ａｅを間において２つの通路を形成しているが、それぞれ独立した管路により形成されていてもよい。また、タービンハウジング１５Ａにおいて、図１に示すように、排気ガス吐出口２７は、タービンノズル２８から回転軸１４の延在する軸方向に沿って設けられた吐出通路１５Ａｆの端部に形成されている。そして、このような構成のタービン１２では、各排気ガス取込口２６から各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂに取り込まれた排気ガスは、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄからタービンノズル２８にて合流してタービンホイール２４を介して回転軸１４を回転させた後、吐出通路１５Ａｆの排気ガス吐出口２７から吐出される。
　このように構成された、排気タービン過給機１１は、エンジン（図示せず）から排出された排ガスによりタービン１２が駆動し、タービン１２の回転が回転軸１４に伝達されてコンプレッサ１３が駆動し、このコンプレッサ１３が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。具体的に、エンジンからの排気ガスは、各排気ガス取込口２６から各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂを通り、タービンノズル２８により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、複数のタービン翼２５が固定されたタービンホイール２４によりタービン１２が駆動回転する。そして、複数のタービン翼２５を駆動した排気ガスは、排気ガス吐出口２７から外部に排出される。一方、タービン１２により回転軸１４が回転すると、回転軸１４で一体のコンプレッサ１３のインペラ３１が回転し、空気取込口３３から空気が吸入される。吸入された空気は、インペラ３１で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ３５を通り、圧縮空気吐出口３４からエンジンに供給される。
　上述した排気タービン過給機１１において、タービン１２は、タービンホイール２４におけるタービン翼２５の軸方向の反対側に背面２４ａを有する。また、タービン１２は、背面２４ａに対向して固定配置された対面４１が設けられている。本実施形態において、対面４１は、板部材４２に設けられている。板部材４２は、バックプレートやパッキングなどとも呼ばれるもので、タービン１２の背面側に設けられており、例えば、図３および図４に示すように、回転軸１４が貫通する貫通穴４２ａが形成された円盤形状に形成されている。板部材４２は、その外周に壁部４２ｂが軸方向に立設されてカップ形状に形成されて、ベアリングハウジング１５Ｃからタービンハウジング１５Ａ側に突出して回転軸１４が貫通するボス部１５Ｃａを覆うように配置されると共に、壁部４２ｂの端の鍔部４２ｃがベアリングハウジング１５Ｃとタービンハウジング１５Ａとに挟まれてハウジング１５に固定配置される。
　そして、本実施形態の排気タービン過給機１１は、タービン１２において、タービンホイール２４の背面２４ａと対向する対面４１に、線条部５１が形成されている。線条部５１の形態としては、図３～図５に示すように、対面４１からタービンホイール２４の背面２４ａに向けて突出した凸条５１１として形成されている。この線条部５１は、図２に示すように、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍に配置された基端５１ａから回転軸１４側に向けて延在して設けられている。ここで、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍とは、図２に示すように、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄと回転軸１４の中心（中心線Ｃ）とを結ぶ直線Ｌ１に対して、回転軸１４の中心を基準とした±３０ｄｅｇの各直線Ｌ２がなす範囲内をいう。従って、線条部５１は、この各直線Ｌ２がなす範囲内に基端５１ａが配置されている。なお、線条部５１は、回転軸１４には接触しない位置に設けられて回転軸１４の回転を阻害しない。
　ところで、周方向で複数に分割された各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂを有するタービン１２においては、例えば、２つに分割の構成で、一方のスクロール通路１５Ａａに取り込まれた排ガスの圧力が、他方のスクロール通路１５Ａｂに取り込まれた排ガスの圧力よりも低い場合（他方のスクロール通路１５Ａｂにのみ排ガスが取り込まれた場合を含む）、圧力の高い他方のスクロール通路１５Ａｂに流入した排気がタービンホイール２４のタービン翼２５側を通らずに背面２４ａ側を通って一方のスクロール通路１５Ａａ側に漏れ流れるおそれがある。背面２４ａ側を通って漏れ流れた排ガスは、回転軸１４を回転させるタービンホイール２４の仕事に作用しないため、タービンホイール２４の仕事量が低下してタービン効率低下の原因になる。
　この点、本実施形態の排気タービン過給機１１よれば、タービンホイール２４の背面２４ａと対面する対面４１に線条部５１としての凸条５１１が形成されている。このため、図５に示すように、タービンホイール２４の背面２４ａ側を通過しようとする排気ガスＧを凸条５１１により堰き止める。このように、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制することで、タービンホイール２４のタービン翼２５側に多くの排ガスが通過するため、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐことができる。
　なお、上記効果を得るうえで、線条部５１としての凸条５１１は、図２に示すように、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄと回転軸１４との最短距離Ｗに対し、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄから０．６Ｗ以下の範囲に少なくとも存在することが好ましい。
　また、線条部５１としての凸条５１１は、タービンホイール２４には接触しない位置に設けられてタービンホイール２４の回転を阻害しない。具体的には、図５に示すように、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との軸方向距離ｈに対し、凸条５１１の対面４１からの突出高さＨが０．２ｈ以上０．８ｈ以下の範囲とすることが、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制するうえで好ましい。
　このように、本実施形態の排気タービン過給機１１によれば、タービンホイール２４の背面２４ａに対向して固定配置される対面４１に、背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制するように各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍の基端５１ａから回転軸１４側に向けて延在して設けられた線条部５１としての凸条５１１を備えることで、スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂが周方向で複数に分割された構成で低圧側のスクロール通路１５Ａａ（１５Ａｂ）への漏れ流れを抑えることができる。この結果、タービンホイール２４のタービン翼２５側に多くの排ガスを通過させることができ、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐことができる。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１によれば、線条部５１としての凸条５１１は、舌部１５Ａｃ，１５Ａｄと回転軸１４の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対して回転軸１４の中心を基準とした±３０ｄｅｇの範囲内に基端５１ａが配置されていることで、圧力差が生じ安い舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍での漏れ流れを抑えることができ、タービン効率低下を防ぐ効果を顕著に得ることができる。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１によれば、線条部５１は、対面４１からタービンホイール２４の背面２４ａに向けて突出した凸条５１１からなることで、タービンホイール２４の背面２４ａ側を通過しようとする排気ガスＧを線条部５１により堰き止めることで、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制し、タービン効率低下を防ぐことができる。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１では、対面４１は、タービンホイール２４の背面２４ａ側に配置される板部材４２に形成されおり、線条部５１は、対面４１からタービンホイール２４の背面２４ａに向けて突出した凸条５１１からなり板部材４２とは別体で取り付けられていても良い。
　具体的に、線条部５１としての凸条５１１は、溶接肉盛などにより板部材４２とは別体で取り付けられる。この構成によれば、板部材４２を形成した後に、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との軸方向距離ｈに応じて凸条５１１の突出高さＨを設定することができ、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との軸方向距離ｈの組み立て誤差などに適した凸条５１１の突出高さＨに設定することができる。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１では、対面４１は、タービンホイール２４の背面２４ａ側に配置される板部材４２に形成されおり、線条部５１としての凸条５１１は、板部材４２と一体に形成されていても良い。
　具体的に、線条部５１としての凸条５１１は、板金で形成される板部材４２において板金の折り込みで形成されたり、鋳造（精密鋳造）で形成される板部材４２と共に形成されたりする。
　図６は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の軸方向断面図である。図７は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の等半径位置断面概略図である。図８は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の等半径位置断面概略図である。図９は、本実施形態に係る排気タービン過給機におけるタービンの他の例の軸方向断面図である。
　本実施形態の排気タービン過給機１１の他の例として、図６に示すように、対面４１は、タービンホイール２４の背面２４ａ側に配置される板部材４２に形成されおり、線条部５１は、対面４１からタービンホイール２４の背面２４ａに向けて突出した凸条５１１からなり、凸条５１１は、基端５１ａが舌部１５Ａｃ，１５Ａｄにおけるタービンホイール２４の回転方向（図６中の矢印Ｒ方向）の上流側に掛止されていても良い。
　舌部１５Ａｃ，１５Ａｄは、上述したように、各スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂは、タービンホイール２４の外側で渦巻き形状に形成され、その端部が舌部１５Ａｃ，１５Ａｄとして形成されている。従って、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄは、図６に示すように円弧形状に形成されている。このよう円弧形状の舌部１５Ａｃ，１５Ａｄに対し、凸条５１１は、基端５１ａが舌部１５Ａｃ，１５Ａｄにおけるタービンホイール２４の回転方向の上流側に当接するように形成され、舌部１５Ａｃ，１５Ａｄに掛止して設けられる。
　このような構成によれば、タービンホイール２４の回転方向に沿って排気ガスが流れ、この排気ガスの流れに抗して凸条５１１が舌部１５Ａｃ，１５Ａｄに掛止して留まることから、板部材４２をハウジング１５に固定していなくても、凸条５１１の回転移動を防止することができる。しかも、組み立て時に凸条５１１を舌部１５Ａｃ，１５Ａｄに掛止すれば、凸条５１１の位置決めをすることができ、組み立て性を向上することができる。
　本実施形態の排気タービン過給機１１の他の例として、タービン１２において、図７に示すように、タービンホイール２４の背面２４ａと対向する対面４１に、線条部５１が形成されている。線条部５１の形態としては、対面４１からタービンホイール２４の背面２４ａに背けて窪んだ凹条５１２として形成されている。凹条５１２は、タービンホイール２４の回転方向（図７中の矢印Ｒ方向）の上流側から下流側に傾斜して窪む傾斜底面５１２ａを有すると共に傾斜底面５１２ａの底からタービンホイール２４の背面２４ａに向けて立ち上がる立壁面５１２ｂを有する。この線条部５１は、図２に示すように、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍に配置された基端５１ａから回転軸１４側に向けて延在して設けられている。ここで、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍とは、図２に示すように、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄと回転軸１４の中心（中心線Ｃ）とを結ぶ直線Ｌ１に対して、回転軸１４の中心を基準とした±３０ｄｅｇの各直線Ｌ２がなす範囲内をいう。従って、線条部５１は、この各直線Ｌ２がなす範囲内に基端５１ａが配置されている。
　この排気タービン過給機１１によれば、タービンホイール２４の背面２４ａと対面する対面４１に線条部５１としての凹条５１２が形成されている。このため、図７に示すように、タービンホイール２４の回転方向Ｒに沿って背面２４ａ側を通過しようとする排気ガスＧを傾斜底面５１２ａで案内しつつ立壁面５１２ｂに衝突させることで、堰き止める。このように、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制することで、タービンホイール２４のタービン翼２５側に多くの排ガスが通過するため、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐことができる。
　なお、線条部５１としてのとしての凹条５１２は、対面４１に対して窪む角度θが小さい方が、排気ガスＧを傾斜底面５１２ａからの剥離を防止して傾斜底面５１２ａに沿って立壁面５１２ｂに至らせるように案内することができる。望ましくは１５ｄｅｇ以下であると良い。この結果、排気ガスＧを立壁面５１２ｂに確実に衝突させて堰き止めることができ、タービンホイール２４のタービン翼２５側により多くの排ガスを通過させ、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐ効果を顕著に得ることができる。
　なお、上記効果を得るうえで、線条部５１としての凹条５１２は、図２に示すように、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄと回転軸１４との最短距離Ｗに対し、各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄから０．６Ｗ以下の範囲に少なくとも存在することが好ましい。
　また、線条部５１としての凸条５１１は、図７に示すように、タービンホイール２４の背面２４ａと傾斜底面５１２ａの底との軸方向距離ｈに対し、傾斜底面５１２ａの底から立ち上がる立壁面５１２ｂの高さＨが０．２ｈ以上０．８ｈ以下の範囲とすることが、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制するうえで好ましい。
　このように、本実施形態の排気タービン過給機１１によれば、タービンホイール２４の背面２４ａに対向して固定配置される対面４１に、背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制するように各舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍の基端５１ａから回転軸１４側に向けて延在して設けられた線条部５１としての凹条５１２を備えることで、スクロール通路１５Ａａ，１５Ａｂが周方向で複数に分割された構成で低圧側のスクロール通路１５Ａａ（１５Ａｂ）への漏れ流れを抑えることができる。この結果、タービンホイール２４のタービン翼２５側に多くの排ガスを通過させることができ、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐことができる。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１によれば、線条部５１は、対面４１からタービンホイール２４の背面２４ａに背けて窪んだ凹条５１２からなることで、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間が狭く、上述した凸条５１１のような突起を設けると凸条５１１がタービンホイール２４の背面２４ａに接触するような場合であっても設置が可能である。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１によれば、線条部５１としての凹条５１２は、舌部１５Ａｃ，１５Ａｄと回転軸１４の中心とを結ぶ直線Ｌ１に対して回転軸１４の中心を基準とした±３０ｄｅｇの範囲内に基端５１ａが配置されていることで、圧力差に加えてタービンホイールによる回転速度が加わることで漏れが生じ安い舌部１５Ａｃ，１５Ａｄ近傍での漏れ流れを抑えることができ、タービン効率低下を防ぐ効果を顕著に得ることができる。
　また、本実施形態の排気タービン過給機１１では、対面４１は、タービンホイール２４の背面２４ａ側に配置される板部材４２に形成されおり、線条部５１としての凹条５１２は、板部材４２と一体に形成されていることが好ましい。
　具体的に、線条部５１としての凹条５１２は、板金で形成される板部材４２において板金の折り込みで形成されたり、鋳造（精密鋳造）で形成される板部材４２と共に形成されたりする。この構成によれば、板部材４２の製造工程にて線条部５１としての凹条５１２を共に形成することができ、別体と比較して製造工程を短縮することができる。
　さらに、本実施形態の排気タービン過給機１１の他の例として、図８に示すように、線条部５１としての凹条５１２は、タービンホイール２４の回転方向（図８中の矢印Ｒ方向）の上流側から下流側に傾斜して窪む第一傾斜底面５１２ａを有すると共に第一傾斜底面５１２ａの底からタービンホイール２４の背面２４ａに向けて立ち上がる第一立壁面５１２ｂを有し、さらに下流側に第一立壁面５１２ｂに背く第二立壁面５１２ｃを有すると共に第二立壁面５１２ｃからタービンホイール２４の背面２４ａに向けて傾斜してせり上がる第二傾斜底面５１２ｄを有する構成としてもよい。
　この排気タービン過給機１１によれば、タービンホイール２４の背面２４ａと対面する対面４１に線条部５１としての凹条５１２が形成されている。このため、図８に示すように、タービンホイール２４の回転方向Ｒに沿って背面２４ａ側を通過しようとする排気ガスＧを第一傾斜底面５１２ａで案内しつつ第一立壁面５１２ｂに衝突させることで、堰き止める。しかも、この排気タービン過給機１１によれば、タービンホイール２４の回転方向Ｒとは逆に背面２４ａ側を通過しようとする排気ガスＧを第二傾斜底面５１２ｄで案内しつつ第二立壁面５１２ｃに衝突させることで、堰き止める。このように、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を抑制することで、タービンホイール２４のタービン翼２５側に多くの排ガスが通過するため、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐことができる。
　さらに、本実施形態の排気タービン過給機１１の他の例として、図９に示すように、線条部５１としての凸条５１１や凹条５１２は、一方の舌部１５Ａｃから回転軸１４の側部に沿って他方の舌部１５Ａｄに至り連続して形成されていても良い。
　この排気タービン過給機１１によれば、線条部５１としての凸条５１１や凹条５１２が一方の舌部１５Ａｃから他方の舌部１５Ａｄに至り連続して形成されているため、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過を確実に抑制することで、タービンホイール２４のタービン翼２５側により多くの排ガスが通過するため、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐ効果を顕著に得ることができる。
　さらに、本実施形態の排気タービン過給機１１の他の例として、図９に示すように、線条部５１としての凸条５１１や凹条５１２は、一方の舌部１５Ａｃから回転軸１４の側部に沿って他方の舌部１５Ａｄに至り連続して形成され、かつ回転軸１４を境にした両側部にそれぞれ配置されていても良い。
　この排気タービン過給機１１によれば、線条部５１としての凸条５１１や凹条５１２が一方の舌部１５Ａｃから他方の舌部１５Ａｄに至り連続し、かつ回転軸１４を境にした両側部にそれぞれ配置されているため、タービンホイール２４の背面２４ａと対面４１との間の流体の通過をより確実に抑制することで、タービンホイール２４のタービン翼２５側にさらに多くの排ガスが通過するため、タービンホイール２４の仕事量の低下を抑制してタービン効率低下を防ぐ効果をより顕著に得ることができる。
　１１　排気タービン過給機
　１２　タービン
　１４　回転軸
　１５　ハウジング
　１５Ａ　タービンハウジング
　１５Ａａ，１５Ａｂ　スクロール通路
　１５Ａｃ，１５Ａｄ　舌部
　２４　タービンホイール
　２４ａ　背面
　２５　タービン翼
　４１　対面
　４２　板部材
　５１　線条部
　５１ａ　基端
　５１１　凸条
　５１２　凹条
　５１２ａ　傾斜底面
　５１２ａ　第一傾斜底面
　５１２ｂ　立壁面
　５１２ｂ　第一立壁面
　５１２ｃ　第二立壁面
　５１２ｄ　第二傾斜底面

Claims (10)

  1. 　回転軸に取り付けられて周方向に複数のタービン翼を有するタービンホイールと、
    　前記タービンホイールの外側で渦巻き形状に形成されていると共に周方向で複数に分割されて互いの舌部の間に配置された前記タービンホイールの位置で相互が連通する各スクロール通路と、
    　前記タービンホイールの前記タービン翼側とは軸方向の反対側の背面に対向して配置される対面に前記背面と前記対面との間の流体の通過を抑制するように各前記舌部近傍の基端から前記回転軸側に向けて延在して設けられた線条部と、
    　を備える排気タービン過給機。
  2. 　前記線条部は、前記舌部と前記回転軸の中心とを結ぶ直線に対して前記回転軸の中心を基準とした±３０ｄｅｇの範囲内に前記基端が配置されている請求項１に記載の排気タービン過給機。
  3. 　前記線条部は、一方の前記舌部から前記回転軸の側部に沿って他方の前記舌部に至り連続して形成されている請求項１または２に記載の排気タービン過給機。
  4. 　前記線条部は、一方の前記舌部から前記回転軸の側部に沿って他方の前記舌部に至り連続して形成され、かつ前記回転軸を境にした両側部にそれぞれ配置されている請求項１または２に記載の排気タービン過給機。
  5. 　前記対面は、前記タービンホイールの背面側に配置される板部材に形成されており、
    　前記線条部は、前記板部材と一体に形成されている請求項１～４のいずれか１つに記載の排気タービン過給機。
  6. 　前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に向けて突出した凸条からなる請求項１～５のいずれか１つに記載の排気タービン過給機。
  7. 　前記対面は、前記タービンホイールの背面側に配置される板部材に形成されており、
    　前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に向けて突出した凸条からなり前記板部材とは別体で取り付けられている請求項１～４のいずれか１つに記載の排気タービン過給機。
  8. 　前記対面は、前記タービンホイールの背面側に配置される板部材に形成されており、前記凸条は、前記板部材に設けられて前記基端が前記舌部における前記タービンホイールの回転方向の上流側に掛止されている請求項６または７に記載の排気タービン過給機。
  9. 　前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に背けて窪んだ凹条からなり、当該凹条は、前記タービンホイールの回転方向の上流側から下流側に傾斜して窪む傾斜底面を有すると共に前記傾斜底面から前記タービンホイールの背面に向けて立ち上がる立壁面を有する請求項１～５のいずれか１つに記載の排気タービン過給機。
  10. 　前記線条部は、前記対面から前記タービンホイールの背面に背けて窪んだ凹条からなり、当該凹条は、前記タービンホイールの回転方向の上流側から下流側に傾斜して窪む第一傾斜底面を有すると共に前記第一傾斜底面から前記タービンホイールの背面に向けて立ち上がる第一立壁面を有し、さらに下流側に前記第一立壁面に背く第二立壁面を有すると共に前記第二立壁面から前記タービンホイールの背面に向けて傾斜してせり上がる第二傾斜底面を有する請求項１～５のいずれか１つに記載の排気タービン過給機。
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