WO2020050052A1 - 斜流タービンおよび過給機 - Google Patents

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WO2020050052A1
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turbine
impeller
tongue
housing
partition
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PCT/JP2019/032882
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English (en)
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Inventor
雄大 金子
Original Assignee
株式会社Ihi
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/045—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having compressor and turbine passages in a single rotor-module
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure

Definitions

  • the present disclosure relates to a mixed flow turbine and a supercharger.
  • This application claims the benefit of priority based on Japanese Patent Application No. 2018-165446 filed on Sep. 4, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the turbocharger is provided with a turbine.
  • a mixed flow turbine which is a kind of turbine, is provided.
  • one end of the leading edge of the turbine impeller is inclined with respect to the rotation axis direction.
  • the other end of the leading edge is located radially inward from one end.
  • a turbine scroll flow path is formed radially outside the turbine impeller.
  • the upstream part and the downstream part of the turbine scroll flow path are separated by a tongue.
  • the tongue is radially opposed to the turbine impeller.
  • An object of the present disclosure is to provide a mixed flow turbine and a supercharger capable of improving turbine performance.
  • a mixed flow turbine is provided with a turbine scroll flow path formed in a turbine housing and a radially inner side of the turbine scroll flow path, and a rotating shaft of a leading edge.
  • Impeller having a plurality of blades, the other end of which is located radially inward from one end of the direction, a tongue located downstream of the turbine scroll flow path, and a surface direction perpendicular to the rotation axis direction with respect to the tongue.
  • a partition wall portion radially opposed to the leading edge and at least partially provided radially inward of one end of the leading edge.
  • the partition may be provided on a back plate disposed on the back side of the turbine impeller, and may protrude from the back plate toward the turbine impeller.
  • the partition may be provided on the turbine housing and project radially inward from the turbine housing.
  • the partition may extend along the extending direction of the tongue.
  • the turbine scroll passage may include a plurality of turbine scroll passages, and the tongues may be formed in the same number as the turbine scroll passages.
  • a supercharger includes the above-described mixed flow turbine.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the supercharger.
  • FIG. 2 is a sectional view of the turbine housing.
  • FIG. 3 is a view of the vicinity of the tongue portion of the turbine housing as viewed from the discharge port side in the rotation axis direction.
  • FIG. 4 is a view taken in the direction of the arrow IV in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a modification.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the supercharger C.
  • the direction of arrow L shown in FIG. 1 will be described as the left side of the supercharger C. 1 will be described as the right side of the supercharger C.
  • the supercharger C includes a supercharger main body 1.
  • the supercharger main body 1 includes a bearing housing 2.
  • a turbine housing 4 is connected to the left side of the bearing housing 2 by a fastening bolt 3.
  • a compressor housing 6 is connected to the right side of the bearing housing 2 by a fastening bolt 5.
  • a bearing hole 2a is formed in the bearing housing 2.
  • the bearing hole 2a penetrates the turbocharger C in the left-right direction.
  • a bearing 7 is provided in the bearing hole 2a.
  • FIG. 1 shows a full floating bearing as an example of the bearing 7.
  • the bearing 7 may be another radial bearing such as a semi-floating bearing or a rolling bearing.
  • the shaft 8 is rotatably supported by the bearing 7.
  • a turbine impeller 9 is provided at the left end of the shaft 8.
  • a turbine impeller 9 is rotatably housed in a housing space S formed in the turbine housing 4.
  • the turbine impeller 9 has a hub 9a and a blade 9b.
  • the hub 9a is provided on the shaft 8.
  • the outer diameter of the outer peripheral surface 9a1 of the hub 9a is equal to one end of the turbine impeller 9 in the rotation axis direction (hereinafter, simply referred to as the rotation axis direction) (the left side in FIG. 1, the bearing 7, the shaft 8, and the side opposite to the compressor impeller 10). It becomes smaller as going toward.
  • a blade 9b is provided on an outer peripheral surface 9a1 of the hub 9a.
  • a plurality of blades 9b are provided apart from each other in the circumferential direction of the hub 9a.
  • a leading edge 9b1 is formed at the upstream end of the blade 9b in the flow direction of the exhaust gas.
  • the other end 9b3 of the leading edge 9b1 in the rotation axis direction is located inside the turbine impeller 9 in the radial direction (hereinafter simply referred to as radial direction) than the one end 9b2.
  • the turbine impeller 9 is a so-called mixed flow impeller in which the leading edge 9b1 is inclined with respect to the rotation axis direction. Since the other end 9b3 of the leading edge 9b1 is located radially inward, the weight of the blade 9b is reduced. Therefore, the moment of inertia can be reduced.
  • a back plate 30 is arranged between the turbine impeller 9 and the bearing housing 2.
  • the back plate 30 is disposed between the rear surface 9a2 of the hub 9a of the turbine impeller 9 on the bearing housing 2 side and the wall surface 2b of the bearing housing 2 on the turbine impeller 9 side.
  • the back plate 30 will be described later in detail.
  • a compressor impeller 10 is provided at the right end of the shaft 8.
  • a compressor impeller 10 is rotatably accommodated in the compressor housing 6.
  • An intake port 11 is formed in the compressor housing 6.
  • the intake port 11 opens to the right of the turbocharger C.
  • the intake port 11 is connected to an air cleaner (not shown).
  • the diffuser flow path 12 is formed in a state where the bearing housing 2 and the compressor housing 6 are connected by the fastening bolts 5, the diffuser flow path 12 is formed.
  • the diffuser channel 12 pressurizes air.
  • the diffuser channel 12 is formed in an annular shape from the radial inside to the outside of the shaft 8.
  • the diffuser flow path 12 communicates with the intake port 11 via the compressor impeller 10 on the radially inner side.
  • a compressor scroll passage 13 is formed inside the compressor housing 6.
  • the compressor scroll channel 13 is annular.
  • the compressor scroll channel 13 is located, for example, radially outward of the shaft 8 from the diffuser channel 12.
  • the compressor scroll passage 13 communicates with an intake port of an engine (not shown).
  • the compressor scroll channel 13 also communicates with the diffuser channel 12.
  • a discharge port 14 is formed in the turbine housing 4.
  • the discharge port 14 opens to the left of the supercharger C.
  • the discharge port 14 is connected to an exhaust gas purification device (not shown).
  • the discharge port 14 communicates with the storage space S.
  • the turbine housing 4 is provided with a flow path 15 and a turbine scroll flow path 16.
  • the turbine scroll flow path 16 is located radially outward of the turbine impeller 9 from the accommodation space S (turbine impeller 9).
  • the flow path 15 is located between the storage space S and the turbine scroll flow path 16.
  • the flow path 15 communicates the housing space S and the turbine scroll flow path 16.
  • the turbine scroll flow path 16 is configured to include two turbine scroll flow paths 16a and 16b.
  • the shape of each of the turbine scroll passage portions 16a and 16b will be described later in detail.
  • the turbine scroll passage 16 communicates with the gas inlet 17 (see FIG. 2). Exhaust gas discharged from an exhaust manifold (not shown) of the engine is guided to the gas inlet 17.
  • the turbine scroll flow path 16 also communicates with the flow path 15. The exhaust gas guided from the gas inlet 17 to the turbine scroll flow path 16 is guided to the discharge port 14 via the flow path 15 and the space between the blades of the turbine impeller 9. The exhaust gas guided to the discharge port 14 rotates the turbine impeller 9 during the flow of the exhaust gas.
  • the supercharger C includes the mixed flow turbine T.
  • the mixed flow turbine T includes a turbine housing 4, a turbine impeller 9, and a turbine scroll flow path 16.
  • the torque of the turbine impeller 9 is transmitted to the compressor impeller 10 via the shaft 8.
  • the air is pressurized by the rotational force of the compressor impeller 10 and guided to the intake port of the engine.
  • FIG. 2 is a sectional view of the turbine housing 4.
  • FIG. 2 shows a view in which the turbine housing 4 is cut along a plane perpendicular to the axial direction of the shaft 8 and passing through the flow path 15. Further, in FIG. 2, with respect to the turbine impeller 9, only the outer periphery of the hub 9a is indicated by a circle.
  • a gas inlet 17 is formed in the turbine housing 4.
  • the gas inlet 17 includes two gas inlets 17a and 17b.
  • the gas inlets 17a and 17b open to the outside of the turbine housing 4.
  • An introduction path 18a is formed between the gas inlet 17a and the turbine scroll passage 16a so as to extend substantially linearly.
  • the gas inlet 17a communicates with the turbine scroll passage 16a via the introduction passage 18a.
  • an introduction path 18b extending substantially linearly is formed between the gas inlet 17b and the turbine scroll passage 16b.
  • the gas inlet 17b communicates with the turbine scroll passage 16b via the introduction passage 18b.
  • the turbine scroll passage 16a, the gas inlet 17a, and the introduction passage 18a are separated from the turbine scroll passage 16b, the gas inlet 17b, and the introduction passage 18b by a wall 19.
  • the turbine scroll passage 16a is located radially inward of the shaft 8 from the turbine scroll passage 16b.
  • the turbine scroll passage portion 16a extends radially outward of the turbine impeller 9 over substantially a half circumference.
  • the turbine scroll passage portion 16a radially opposes the turbine impeller 9 over substantially a half circumference.
  • the radial width of the turbine scroll passage portion 16a decreases as the distance from the gas inlet portion 17a increases.
  • the turbine scroll flow path portion 16b extends substantially radially outward of the turbine impeller 9 over the entire circumference.
  • the turbine scroll passage section 16b In the turbine scroll passage section 16b, the turbine scroll passage section 16a is interposed between the turbine impeller 9 and approximately half the circumference of the turbine impeller 9.
  • the turbine scroll flow path portion 16b radially opposes the turbine impeller 9 over a substantially half circumference that is the remaining portion where the turbine scroll flow path portion 16a is not interposed.
  • the radial width of the turbine scroll passage portion 16b decreases as the distance from the gas inlet portion 17b increases.
  • the upstream portion 16a2 is located upstream of the downstream portion 16a1 in the exhaust gas flow direction.
  • the upstream portion 16a2 is closer to the gas inlet 17a than the downstream portion 16a1.
  • the upstream portion 16a2 has a larger radial width of the shaft 8 than the downstream portion 16a1.
  • the upstream portion 16b2 is located upstream of the downstream portion 16b1 in the exhaust gas flow direction.
  • the upstream portion 16b2 is closer to the gas inlet 17b than the downstream portion 16b1.
  • the upstream portion 16b2 has a larger radial width of the shaft 8 than the downstream portion 16b1.
  • the tongue portion 20 is located at a downstream portion 16b1 of the turbine scroll passage portion 16b.
  • the tongue portion 20 separates the downstream portion 16b1 of the turbine scroll passage portion 16b from the upstream portion 16a2 or the introduction passage 18a of the turbine scroll passage portion 16a.
  • the tip 21a of the tongue 21 is located at the downstream portion 16a1 of the turbine scroll passage 16a.
  • the tongue portion 21 partitions a downstream portion 16a1 of the turbine scroll flow channel portion 16a and an upstream portion 16b2 of the turbine scroll flow channel portion 16b.
  • the tongue portions 20 and 21 face the turbine impeller 9 in the radial direction.
  • the mixed flow turbine T of the supercharger C is a so-called double scroll flow path type having two turbine scroll flow path parts 16a and 16b.
  • FIG. 3 is a view of the vicinity of the tongue 21 of the turbine housing 4 as viewed from the discharge port 14 side in the rotation axis direction.
  • FIG. 4 is a view taken in the direction of the arrow IV in FIG. However, FIG. 4 is a view of the vicinity of the tongue 21 viewed from a direction inclined with respect to the radial direction and the rotation axis direction. 3 and 4, illustration of a part of the turbine housing 4 on the discharge port 14 side and a part of the turbine scroll flow path part 16b on the upstream part 16b2 side is omitted.
  • the rotation direction of the turbine impeller 9 (hereinafter, simply referred to as the rotation direction) is indicated by a dashed arrow.
  • FIG. 3 broken lines show the inner wall surface of the downstream portion 16a1 of the turbine scroll passage portion 16a and the inner wall surface of the upstream portion 16b2 of the turbine scroll passage portion 16b.
  • the tongue portion 21 partitions the downstream portion 16a1 of the turbine scroll passage portion 16a and the upstream portion 16b2 of the turbine scroll passage portion 16b.
  • a partition 32 is provided on the surface 31 of the back plate 30 facing the turbine impeller 9.
  • the partition 32 protrudes from the opposing surface 31 toward the turbine impeller 9 in the direction of the rotation axis (in FIG. 3, on the near side of the drawing).
  • the partition wall portion 32 faces the tongue portion 21 in a plane direction (for example, a rotation direction or a radial direction) perpendicular to the rotation axis direction.
  • the partition wall portion 32 faces the tongue portion 21 in the extending direction of the tongue portion 21 (indicated by a solid arrow in FIG. 3; the front side in the rotation direction).
  • the partition part 32 is located on the rotation direction front side of the tongue part 21. However, the partition wall 32 may be located on the rear side in the rotation direction from the tongue 21.
  • the partition 32 extends along the direction in which the tongue 21 extends in a plane perpendicular to the direction of the rotation axis.
  • the radially outer end 32 a of the partition 32 is separated from the tongue 21. However, the end 32a may be in contact with the tongue 21.
  • the partition part 32 is provided with an inclined part 32b.
  • the inclined portion 32b is located on the front side in the rotational direction (inward in the radial direction) of the partition wall portion 32.
  • the projecting height of the inclined portion 32b decreases toward the front side (radially inward) in the rotational direction (approaching the facing surface 31).
  • the inclined portion 32 b faces the leading edge 9 b 1 of the turbine impeller 9 in the rotation axis direction and the radial direction.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • the contours of the blade 9 b and the partition 32 are a rotation locus (a projection view of the rotation locus on a plane including the rotation axis, a meridional plane shape).
  • the tip 21a of the tongue 21 is shown by a cut surface.
  • the back plate 30 has a cylindrical portion 33.
  • the cylindrical portion 33 extends cylindrically in the rotational axis direction from the radially outer side of the facing surface 31 toward the bearing housing 2 side.
  • a flange portion 34 is formed on the bearing housing 2 side of the cylindrical portion 33.
  • the flange portion 34 extends radially outward from the cylindrical portion 33.
  • the flange portion 34 is sandwiched between the bearing housing 2 and the turbine housing 4.
  • the back plate 30 suppresses, for example, heat transfer from the turbine impeller 9 side to the bearing 7 side.
  • the back plate 30 may not have a function of suppressing heat transfer from the turbine impeller 9 side to the bearing 7 side.
  • At least a part of the partition wall portion 32 is provided radially inward of the one end 9b2 of the leading edge 9b1 located radially outward.
  • the entire partition 32 may be provided radially inward of the one end 9b2.
  • the partition wall 32 is provided in the mixed flow turbine T.
  • the partition 32 projects into a gap between the leading edge 9 b 1 of the turbine impeller 9 and the tongue 21. Therefore, leakage of exhaust gas is suppressed, and turbine performance can be improved.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a modification.
  • the case where the partition 32 is formed on the back plate 30 has been described.
  • the modified example a case where the partition wall 132 is formed in the turbine housing 104 will be described.
  • the turbine housing 104 can be divided into a first housing member 104a and a second housing member 104b.
  • the first housing member 104a is disposed closer to the bearing housing 2 than the second housing member 104b.
  • the tongue 21 and the partition 132 are formed in the first housing member 104a.
  • the partition 132 may be formed on the tongue 21, for example. In this case, the partition 132 extends continuously from the tongue 21 radially inward and forward in the rotation direction.
  • a portion of the first housing member 104a other than the partition 132 is located radially outward of one end 9b2 of the leading edge 9b1 of the turbine impeller 9.
  • the second housing member 104b is further away from the bearing housing 2 than one end 9b2 of the leading edge 9b1 of the turbine impeller 9.
  • the tongue 20 has the same configuration as the tongue 21.
  • only one of the tongues 20 and 21 may have the configuration of the above-described embodiment and the modification.
  • the mixed flow turbine T is incorporated in the supercharger C.
  • the mixed flow turbine T may be incorporated in a device other than the supercharger C, or may be a single unit.
  • the turbine scroll flow path 16 is configured to include the two turbine scroll flow path parts 16a and 16b, and the number of the tongue parts 20 and 21 is the same as that of the turbine scroll flow path parts 16a and 16b.
  • the number of the turbine scroll flow paths 16a, 16b and the tongues 20, 21 may be three or more.
  • the turbine scroll passage 16 may be a single scroll passage (it is not necessary to include the plurality of turbine scroll passage portions 16a and 16b).
  • the turbine scroll channel 16 includes a plurality of turbine scroll channels 16a, 16b, the pressure difference between the turbine scroll channels 16a, 16b partitioned by the tongues 20, 21 is larger. Become. Therefore, the effect of suppressing the amount of exhaust gas leakage is great.
  • the partition 132 may be formed in the turbine housing 4 of the above embodiment.
  • the partition 132 is provided only near the tongues 20, 21 as described above. Therefore, after assembling the turbine impeller 9, the turbine housing 4 may be assembled while adjusting the phase (position in the rotation direction) of the turbine impeller 9 so that the partition wall 132 does not contact the blade 9b.
  • the partition portions 32 and 132 extend along the extending direction of the tongue portions 20 and 21 .
  • the flow of the exhaust gas flowing through the turbine scroll flow path 16 is hardly hindered by the partition walls 32 and 132.
  • the partition portions 32 and 132 do not have to extend along the extending direction of the tongue portions 20 and 21.
  • the partition walls 32 and 132 may extend in a radial direction, for example.
  • the present disclosure can be applied to a mixed flow turbine and a supercharger.

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Abstract

斜流タービンＴは、タービンハウジング４に形成されたタービンスクロール流路と、タービンスクロール流路よりも径方向内側に配され、リーディングエッジ９ｂ１の回転軸方向の一端９ｂ２よりも他端９ｂ３が径方向内側に位置する複数の羽根９ｂを有するタービンインペラ９と、タービンスクロール流路の下流部に位置する舌部２１と、舌部２１に対して回転軸方向に垂直な面方向に対向し、リーディングエッジ９ｂ１に対して径方向に対向し、リーディングエッジ９ｂ１の一端９ｂ２よりも径方向内側に少なくとも一部が設けられる隔壁部３２と、を備える。

Description

斜流タービンおよび過給機
　本開示は、斜流タービンおよび過給機に関する。本出願は２０１８年９月４日に提出された日本特許出願第２０１８－１６５４４６号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。
　過給機には、タービンが設けられる。特許文献１に記載の過給機では、タービンの一種である斜流タービンが設けられる。斜流タービンでは、タービンインペラのリーディングエッジの一端が、回転軸方向に対して傾斜している。リーディングエッジの一端よりも他端が径方向内側に位置する。また、タービンインペラの径方向外側には、タービンスクロール流路が形成される。例えば、タービンスクロール流路の上流部と下流部は、舌部によって仕切られる。舌部は、タービンインペラと径方向に対向する。
特開平８－６１００５号公報
　上記の舌部とタービンインペラの隙間を通って、タービンスクロール流路の上流部から下流部に排気ガスが漏出すると、タービン性能が低下する。斜流タービンでは、リーディングエッジの他端が径方向内側となっている分、舌部との隙間が大きくなってしまう。そのため、排気ガスの漏出量を抑制し、タービン性能を向上する技術の開発が希求される。
　本開示の目的は、タービン性能を向上することが可能な斜流タービンおよび過給機を提供することである。
　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る斜流タービンは、タービンハウジングに形成されたタービンスクロール流路と、タービンスクロール流路よりも径方向内側に配され、リーディングエッジの回転軸方向の一端よりも他端が径方向内側に位置する複数の羽根を有するタービンインペラと、タービンスクロール流路の下流部に位置する舌部と、舌部に対して回転軸方向に垂直な面方向に対向し、リーディングエッジに対して径方向に対向し、リーディングエッジの一端よりも径方向内側に少なくとも一部が設けられる隔壁部と、を備える。
　隔壁部は、タービンインペラの背面側に配されたバックプレートに設けられ、バックプレートからタービンインペラ側に突出してもよい。
　隔壁部は、タービンハウジングに設けられ、タービンハウジングから径方向内側に突出してもよい。
　隔壁部は、舌部の延在方向に沿って延在してもよい。
　タービンスクロール流路は、複数のタービンスクロール流路部を含み、舌部は、タービンスクロール流路部と同数形成されてもよい。
　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る過給機は、上記斜流タービンを備える。
　本開示によれば、タービン性能を向上することが可能となる。
図１は、過給機の概略断面図である。 図２は、タービンハウジングの断面図である。 図３は、タービンハウジングの舌部近傍を、回転軸方向に吐出口側から見た図である。 図４は、図２のＩＶ矢視図である。 図５は、図２のＶ－Ｖ線断面図である。 図６は、変形例を説明するための図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
　図１は、過給機Ｃの概略断面図である。図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング２を備える。ベアリングハウジング２の左側には、締結ボルト３によってタービンハウジング４が連結される。ベアリングハウジング２の右側には、締結ボルト５によってコンプレッサハウジング６が連結される。
　ベアリングハウジング２には、軸受孔２ａが形成されている。軸受孔２ａは、過給機Ｃの左右方向に貫通する。軸受孔２ａに軸受７が設けられる。図１では、軸受７の一例としてフルフローティング軸受を示す。ただし、軸受７は、セミフローティング軸受や転がり軸受など、他のラジアル軸受であってもよい。軸受７によって、シャフト８が回転自在に軸支されている。シャフト８の左端部にはタービンインペラ９が設けられる。タービンハウジング４内に形成された収容空間Ｓに、タービンインペラ９が回転自在に収容されている。
　タービンインペラ９は、ハブ９ａおよび羽根９ｂを有する。ハブ９ａは、シャフト８に設けられる。ハブ９ａの外周面９ａ１の外径は、タービンインペラ９の回転軸方向（以下、単に回転軸方向という）の一端側（図１中、左側、軸受７、シャフト８、コンプレッサインペラ１０と反対側）に向かうほど小さくなる。ハブ９ａの外周面９ａ１に羽根９ｂが設けられる。羽根９ｂは、ハブ９ａの周方向に離隔して複数設けられる。
　羽根９ｂのうち、排気ガスの流れ方向の上流端には、リーディングエッジ９ｂ１が形成される。リーディングエッジ９ｂ１のうち、回転軸方向の一端９ｂ２よりも他端９ｂ３が、タービンインペラ９の径方向（以下、単に径方向という）内側に位置する。このように、タービンインペラ９は、リーディングエッジ９ｂ１が回転軸方向に対して傾斜する所謂斜流インペラである。リーディングエッジ９ｂ１の他端９ｂ３が径方向内側に位置する分、羽根９ｂが軽量化される。そのため、慣性モーメントを小さくすることが可能となる。
　タービンインペラ９と、ベアリングハウジング２との間には、バックプレート３０が配される。バックプレート３０は、タービンインペラ９のハブ９ａのうち、ベアリングハウジング２側の背面９ａ２と、ベアリングハウジング２のうち、タービンインペラ９側の壁面２ｂとの間に配される。バックプレート３０については、後に詳述する。
　シャフト８の右端部にはコンプレッサインペラ１０が設けられる。コンプレッサインペラ１０がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。コンプレッサハウジング６には、吸気口１１が形成される。吸気口１１は、過給機Ｃの右側に開口する。吸気口１１は、不図示のエアクリーナに接続される。締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６が連結された状態では、ディフューザ流路１２が形成される。ディフューザ流路１２は、空気を昇圧する。ディフューザ流路１２は、シャフト８の径方向内側から外側に向けて環状に形成されている。ディフューザ流路１２は、径方向内側において、コンプレッサインペラ１０を介して吸気口１１に連通している。
　コンプレッサハウジング６の内部には、コンプレッサスクロール流路１３が形成される。コンプレッサスクロール流路１３は環状である。コンプレッサスクロール流路１３は、例えばディフューザ流路１２よりもシャフト８の径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路１３は、不図示のエンジンの吸気口と連通する。コンプレッサスクロール流路１３は、ディフューザ流路１２にも連通している。コンプレッサインペラ１０が回転すると、吸気口１１からコンプレッサハウジング６内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１０の翼間を流通する過程において、遠心力の作用により増速される。増速された空気は、ディフューザ流路１２およびコンプレッサスクロール流路１３で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。
　タービンハウジング４には、吐出口１４が形成されている。吐出口１４は、過給機Ｃの左側に開口する。吐出口１４は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。吐出口１４は、収容空間Ｓに連通する。また、タービンハウジング４には、流路１５と、タービンスクロール流路１６とが設けられている。タービンスクロール流路１６は、収容空間Ｓ（タービンインペラ９）よりもタービンインペラ９の径方向外側に位置する。流路１５は、収容空間Ｓとタービンスクロール流路１６との間に位置する。流路１５は、収容空間Ｓとタービンスクロール流路１６を連通する。
　タービンスクロール流路１６は、２つのタービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂを含んで構成される。タービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂそれぞれの形状については、後に詳述する。
　タービンスクロール流路１６は、ガス流入口１７（図２参照）と連通する。ガス流入口１７には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。タービンスクロール流路１６は、流路１５にも連通している。ガス流入口１７からタービンスクロール流路１６に導かれた排気ガスは、流路１５およびタービンインペラ９の翼間を介して吐出口１４に導かれる。吐出口１４に導かれた排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ９を回転させる。
　このように、過給機Ｃは、斜流タービンＴを備える。斜流タービンＴは、タービンハウジング４、タービンインペラ９、タービンスクロール流路１６を含んで構成される。タービンインペラ９の回転力は、シャフト８を介してコンプレッサインペラ１０に伝達される。上記のとおりに、空気は、コンプレッサインペラ１０の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。
　図２は、タービンハウジング４の断面図である。図２では、シャフト８の軸方向に垂直かつ流路１５を通る平面で、タービンハウジング４を切断した図を示す。また、図２では、タービンインペラ９について、ハブ９ａの外周のみを円で示す。
　図２に示すように、タービンハウジング４には、ガス流入口１７が形成される。ガス流入口１７は、２つのガス流入口部１７ａ、１７ｂを含んで構成される。ガス流入口部１７ａ、１７ｂは、タービンハウジング４の外部に開口する。
　ガス流入口部１７ａとタービンスクロール流路部１６ａの間には、大凡直線状に延在する導入路１８ａが形成される。ガス流入口部１７ａは、導入路１８ａを介してタービンスクロール流路部１６ａに連通する。同様に、ガス流入口部１７ｂとタービンスクロール流路部１６ｂの間には、大凡直線状に延在する導入路１８ｂが形成される。ガス流入口部１７ｂは、導入路１８ｂを介してタービンスクロール流路部１６ｂに連通する。
　タービンスクロール流路部１６ａ、ガス流入口部１７ａ、導入路１８ａと、タービンスクロール流路部１６ｂ、ガス流入口部１７ｂ、導入路１８ｂは、壁部１９によって仕切られている。
　タービンスクロール流路部１６ａは、タービンスクロール流路部１６ｂよりもシャフト８の径方向内側に位置する。タービンスクロール流路部１６ａは、タービンインペラ９の径方向外側に、大凡半周に亘って延在する。タービンスクロール流路部１６ａは、大凡半周に亘って、タービンインペラ９に対して径方向に対向する。タービンスクロール流路部１６ａは、ガス流入口部１７ａから遠ざかるにつれて径方向の幅が小さくなる。
　タービンスクロール流路部１６ｂは、タービンインペラ９の径方向外側に、大凡全周に亘って延在する。タービンスクロール流路部１６ｂのうち、タービンインペラ９の大凡半周分は、タービンインペラ９との間にタービンスクロール流路部１６ａが介在する。タービンスクロール流路部１６ｂは、タービンスクロール流路部１６ａが介在しない残りの部分である大凡半周に亘って、タービンインペラ９に対して径方向に対向する。タービンスクロール流路部１６ｂは、ガス流入口部１７ｂから遠ざかるにつれて径方向の幅が小さくなる。
　タービンスクロール流路部１６ａのうち、上流部１６ａ２は、下流部１６ａ１よりも排気ガスの流れ方向における上流側に位置する。上流部１６ａ２は、下流部１６ａ１よりもガス流入口部１７ａに近い。上流部１６ａ２は、下流部１６ａ１よりも、シャフト８の径方向の幅が大きい。同様に、タービンスクロール流路部１６ｂのうち、上流部１６ｂ２は、下流部１６ｂ１よりも排気ガスの流れ方向の上流側に位置する。上流部１６ｂ２は、下流部１６ｂ１よりもガス流入口部１７ｂに近い。上流部１６ｂ２は、下流部１６ｂ１よりも、シャフト８の径方向の幅が大きい。
　タービンハウジング４には、２つの舌部２０、２１が形成される。舌部２０は、タービンスクロール流路部１６ｂの下流部１６ｂ１に位置する。舌部２０によって、タービンスクロール流路部１６ｂの下流部１６ｂ１と、タービンスクロール流路部１６ａの上流部１６ａ２または導入路１８ａが仕切られる。舌部２１の先端部２１ａは、タービンスクロール流路部１６ａの下流部１６ａ１に位置する。舌部２１によって、タービンスクロール流路部１６ａの下流部１６ａ１と、タービンスクロール流路部１６ｂの上流部１６ｂ２が仕切られる。舌部２０、２１は、タービンインペラ９に対して径方向に対向する。
　このように、過給機Ｃの斜流タービンＴは、２つのタービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂを有する、所謂ダブルスクロール流路型である。
　図３は、タービンハウジング４の舌部２１近傍を、回転軸方向に吐出口１４側から見た図である。図４は、図２のＩＶ矢視図である。ただし、図４では、径方向および回転軸方向に対して傾斜した向きから舌部２１近傍を見た図となっている。また、図３、図４では、タービンハウジング４のうち、吐出口１４側の一部と、タービンスクロール流路部１６ｂの上流部１６ｂ２側の一部の図示を省略する。図３、図４中、タービンインペラ９の回転方向（以下、単に回転方向という）を破線の矢印で示す。
　図３中、タービンスクロール流路部１６ａの下流部１６ａ１の内壁面、および、タービンスクロール流路部１６ｂの上流部１６ｂ２の内壁面を破線で示す。上記のように、舌部２１は、タービンスクロール流路部１６ａの下流部１６ａ１と、タービンスクロール流路部１６ｂの上流部１６ｂ２を仕切る。
　バックプレート３０のうち、タービンインペラ９との対向面３１には、隔壁部３２が設けられる。隔壁部３２は、対向面３１から回転軸方向にタービンインペラ９側（図３中、紙面手前側）に突出する。隔壁部３２は、舌部２１に対して、回転軸方向に垂直な面方向（例えば、回転方向、または、径方向）に対向する。隔壁部３２は、舌部２１に対して、舌部２１の延在方向（図３中、実線の矢印で示す。回転方向前方側）に対向する。隔壁部３２は、舌部２１よりも回転方向前方側に位置する。ただし、隔壁部３２は、舌部２１よりも回転方向後方側に位置してもよい。
　また、隔壁部３２は、回転軸方向に垂直な面内において、舌部２１の延在方向に沿って延在する。隔壁部３２のうち、径方向外側の端部３２ａは、舌部２１と離隔している。ただし、端部３２ａは、舌部２１と当接していてもよい。隔壁部３２には、傾斜部３２ｂが設けられる。傾斜部３２ｂは、隔壁部３２のうち、回転方向前方側（径方向内側）に位置する。
　傾斜部３２ｂは、回転方向前方側（径方向内側）に向かうほど、突出高さが低くなる（対向面３１に近づく）。タービンインペラ９の位相によっては、傾斜部３２ｂは、タービンインペラ９のリーディングエッジ９ｂ１に対し、回転軸方向および径方向に対向する。
　図５は、図２のＶ－Ｖ線断面図である。図５では、羽根９ｂおよび隔壁部３２の輪郭線は、回転軌跡（回転軸を含む平面への回転軌跡の投影図、子午面形状）となっている。図５では、舌部２１の先端部２１ａが切断面で示される。図５に示すように、バックプレート３０は、円筒部３３を有する。円筒部３３は、対向面３１のうち、径方向外側からベアリングハウジング２側に向かって回転軸方向に円筒状に延在する。円筒部３３のうち、ベアリングハウジング２側には、フランジ部３４が形成される。フランジ部３４は、円筒部３３から径方向外側に延在する。フランジ部３４は、ベアリングハウジング２とタービンハウジング４に挟持される。
　バックプレート３０は、例えば、タービンインペラ９側から軸受７側への熱移動を抑制する。ただし、バックプレート３０は、タービンインペラ９側から軸受７側への熱移動を抑制する機能を有していなくてもよい。
　また、隔壁部３２の少なくとも一部は、リーディングエッジ９ｂ１のうち、径方向外側に位置する一端９ｂ２よりも径方向内側に設けられる。ここでは、隔壁部３２の少なくとも一部が、リーディングエッジ９ｂ１のうち、径方向外側に位置する一端９ｂ２よりも径方向内側に設けられる場合について説明した。しかし、隔壁部３２全体が、一端９ｂ２よりも径方向内側に設けられてもよい。
　例えば、舌部２１とタービンインペラ９の隙間を通って、タービンスクロール流路部１６ｂの上流部１６ｂ２からタービンスクロール流路部１６ａの下流部１６ａ１に排気ガスが漏出すると、タービン性能が低下する。斜流タービンＴでは、リーディングエッジ９ｂ１の他端９ｂ３が径方向内側となっている分、タービンインペラ９と舌部２１との隙間が大きくなる。
　斜流タービンＴでは、隔壁部３２が設けられる。隔壁部３２は、タービンインペラ９のリーディングエッジ９ｂ１と舌部２１との隙間に突出している。そのため、排気ガスの漏出が抑制されて、タービン性能を向上することが可能となる。
　図６は、変形例を説明するための図である。上述した実施形態では、隔壁部３２が、バックプレート３０に形成される場合について説明した。変形例では、タービンハウジング１０４に隔壁部１３２が形成される場合について説明する。
　タービンハウジング１０４は、第１ハウジング部材１０４ａ、および、第２ハウジング部材１０４ｂに分割可能となっている。第１ハウジング部材１０４ａは、第２ハウジング部材１０４ｂよりもベアリングハウジング２側に配される。第１ハウジング部材１０４ａには、舌部２１および隔壁部１３２が形成される。隔壁部１３２は、例えば、舌部２１に形成されてもよい。この場合、隔壁部１３２は、舌部２１から径方向内側かつ回転方向前方側に連続して延在する。
　第１ハウジング部材１０４ａのうち、隔壁部１３２以外の部位は、タービンインペラ９のリーディングエッジ９ｂ１の一端９ｂ２よりも径方向外側に位置する。第２ハウジング部材１０４ｂは、タービンインペラ９のリーディングエッジ９ｂ１の一端９ｂ２よりも、ベアリングハウジング２から離隔している。
　そのため、第１ハウジング部材１０４ａよりも後にタービンインペラ９を組み付け、タービンインペラ９よりも後に第２ハウジング部材１０４ｂを組み付ければ、隔壁部１３２は、タービンインペラ９に干渉しない。
　また、上述した実施形態および変形例では、舌部２１について説明したが、舌部２０についても、舌部２１と同様の構成となっている。ただし、舌部２０、２１のうち、一方のみが、上述した実施形態および変形例の構成であってもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、上述した実施形態および変形例では、斜流タービンＴが過給機Ｃに組み込まれる場合について説明した。しかし、斜流タービンＴは、過給機Ｃ以外の装置に組み込まれてもよいし、単体であってもよい。
　上述した実施形態および変形例では、タービンスクロール流路１６は、２つのタービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂを含んで構成され、舌部２０、２１の数は、タービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂと同数の２つである場合について説明した。ただし、タービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂおよび舌部２０、２１の数は、３つ以上であってもよい。また、タービンスクロール流路１６は、シングルスクロール流路であってもよい（複数のタービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂを含まなくてもよい）。ただし、タービンスクロール流路１６が複数のタービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂを含んで構成される場合の方が、舌部２０、２１で仕切られるタービンスクロール流路部１６ａ、１６ｂの圧力差が大きくなる。そのため、排気ガスの漏出量の抑制効果が大きい。
　上述した変形例では、タービンハウジング１０４は、第１ハウジング部材１０４ａ、および、第２ハウジング部材１０４ｂに分割可能となっている場合について説明した。しかし、上記の実施形態のタービンハウジング４に、隔壁部１３２が形成されてもよい。隔壁部１３２は、上記のように、舌部２０、２１近傍にのみ設けられる。そのため、タービンインペラ９を組み付けた後、隔壁部１３２が羽根９ｂに接触しないようにタービンインペラ９の位相（回転方向の位置）を調整しながら、タービンハウジング４を組み付ければよい。
　上述した実施形態および変形例では、隔壁部３２、１３２は、舌部２０、２１の延在方向に沿って延在する場合について説明した。この場合、タービンスクロール流路１６を流れる排気ガスの流れを隔壁部３２、１３２が阻害し難い。ただし、隔壁部３２、１３２は、舌部２０、２１の延在方向に沿って延在せずともよい。隔壁部３２、１３２は、例えば、径方向に延在してもよい。
　本開示は、斜流タービンおよび過給機に利用することができる。
４、１０４：タービンハウジング　９：タービンインペラ　９ａ２：背面　９ｂ：羽根　９ｂ１：リーディングエッジ　９ｂ２：一端　９ｂ３：他端　１５：流路　１６：タービンスクロール流路　１６ａ、１６ｂ：タービンスクロール流路部　１６ａ１、１６ｂ１：下流部　１９：壁部　２０、２１：舌部　３０：バックプレート　３２、１３２：隔壁部　Ｃ：過給機　Ｔ：斜流タービン

Claims (6)

  1. 　タービンハウジングに形成されたタービンスクロール流路と、
    　前記タービンスクロール流路よりも径方向内側に配され、リーディングエッジの回転軸方向の一端よりも他端が径方向内側に位置する複数の羽根を有するタービンインペラと、
    　前記タービンスクロール流路の下流部に位置する舌部と、
    　前記舌部に対して前記回転軸方向に垂直な面方向に対向し、前記リーディングエッジに対して径方向に対向し、前記リーディングエッジの前記一端よりも径方向内側に少なくとも一部が設けられる隔壁部と、
    を備える斜流タービン。
  2. 　前記隔壁部は、前記タービンインペラの背面側に配されたバックプレートに設けられ、前記バックプレートから前記タービンインペラ側に突出する請求項１に記載の斜流タービン。
  3. 　前記隔壁部は、前記タービンハウジングに設けられ、前記タービンハウジングから径方向内側に突出する請求項１に記載の斜流タービン。
  4. 　前記隔壁部は、前記舌部の延在方向に沿って延在する請求項１から３のいずれか１項に記載の斜流タービン。
  5. 　前記タービンスクロール流路は、複数のタービンスクロール流路部を含み、前記舌部は、前記タービンスクロール流路部と同数形成される請求項１から４のいずれか１項に記載の斜流タービン。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の前記斜流タービンを備える過給機。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140219790A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Honeywell International Inc. Axial Turbine With Sector-Divided Turbine Housing
WO2015051891A1 (de) * 2013-10-10 2015-04-16 Ihi Charging Systems International Gmbh Hitzeschild für einen abgasturbolader und abgasturbolader sowie ein verfahren zur herstellung eines hitzeschilds
DE102016123244A1 (de) * 2016-12-01 2018-06-07 Ihi Charging Systems International Gmbh Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140219790A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Honeywell International Inc. Axial Turbine With Sector-Divided Turbine Housing
WO2015051891A1 (de) * 2013-10-10 2015-04-16 Ihi Charging Systems International Gmbh Hitzeschild für einen abgasturbolader und abgasturbolader sowie ein verfahren zur herstellung eines hitzeschilds
DE102016123244A1 (de) * 2016-12-01 2018-06-07 Ihi Charging Systems International Gmbh Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader

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