(57)【要約】タービンは、タービンインペラと、前記タービンインペラを覆うように設けられ、前記タービンインペラの外周側に位置するスクロール流路を含むハウジングと、排ガス流れ方向において前記スクロール流路の下流側且つ前記タービンインペラの上流側に位置する中間流路に設けられるノズルベーンと、前記ハウジングのうち前記スクロール流路の内周側境界を画定する内周壁部に対して軸方向に隙間を空けて前記中間流路側に、前記中間流路に面して設けられるプレートと、前記軸方向において前記内周壁部と前記プレートとの間の前記隙間に設けられる少なくとも１つのガイドベーンと、を備え、前記少なくとも１つのガイドベーンは、第１端と、前記第１端に対して、径方向外側かつ周方向において前記排ガス流れ方向の下流側に位置する第２端と、を含む。
2019123566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンインペラと、
前記タービンインペラを覆うように設けられ、前記タービンインペラの外周側に位置するスクロール流路を含むハウジングと、
排ガス流れ方向において前記スクロール流路の下流側且つ前記タービンインペラの上流側に位置する中間流路に設けられるノズルベーンと、
前記ハウジングのうち前記スクロール流路の内周側境界を画定する内周壁部に対して軸方向に隙間を空けて前記中間流路側に、前記中間流路に面して設けられるプレートと、
前記軸方向において前記内周壁部と前記プレートとの間の前記隙間に設けられる少なくとも１つのガイドベーンと、を備え、
前記少なくとも１つのガイドベーンは、
第１端と、
前記第１端に対して、径方向外側かつ周方向において前記排ガス流れ方向の下流側に位置する第２端と、を含む
ことを特徴とするタービン。
【請求項２】
前記少なくとも１つのガイドベーンは、前記内周壁部又は前記プレートの少なくとも一方の表面から、前記内周壁部又は前記プレートの他方に向かって前記軸方向に突出するように設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
前記第１端は、前記隙間の内周側端部に位置し、
前記第２端は、前記隙間の外周側端部に位置する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン。
【請求項４】
前記少なくとも１つのガイドベーンは、前記軸方向に直交する断面内において、前記スクロール流路に向かって凸の湾曲形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン。
【請求項５】
前記少なくとも１つのガイドベーンは、前記周方向に沿って配列される複数のガイドベーンを含み、
前記複数のガイドベーンのうち少なくとも１つのガイドベーンの前記周方向における長さが、該ガイドベーンよりも前記周方向において前記排ガス流れの上流側に位置するガイドベーンの前記周方向における長さよりも長い
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のタービン。
【請求項６】
前記少なくとも１つのガイドベーンの前記軸方向における高さは、前記隙間の前記軸方向における高さの３０％以上である
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のタービン。
【請求項７】
前記軸方向に直交する断面において、前記タービンの回転軸を中心として、スクロール舌部の位置における角度を０度とし、周方向における前記排ガス流れの向きを正の角度方向としたとき、前記少なくとも１つのガイドベーンは、２２０度以上３６０度以下の範囲内に位置する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のタービン。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のタービンと、
前記タービンによって駆動されるように構成された圧縮機と、を備える
ことを特徴とするターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービン及びターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンインペラに流入する排ガス流れを調整するノズルベーンを備えたターボチャージャが用いられている。
例えば、特許文献１には、作動ガス（排ガス）が通るスクロールの内側に周方向に配列された複数のノズルベーンを備えたラジアルタービンを採用したターボチャージャが開示されている。このターボチャージャに用いられているノズルベーンは、前縁部及び後縁部において、ノズルベーン幅方向の両端部を、中央部に比べて圧力面側に膨出させた形状を有している。このようなノズルベーンの形状によって、前縁側においては作動ガスの衝突損失を低減し、後縁側においてはノズルから流出する作動ガスの流れを均一化してノズルベーン及び動翼における２次流れ損失を低減するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者らの鋭意検討の結果、ノズルベーンを備えたターボチャージャの運転中に、スクロール流路を形成するハウジングの壁面と、ノズルベーンが設けられる中間流路を形成するプレートとの間に形成される隙間において、流れの乱れが大きくなり、これにより、流体とハウジングとの間の熱伝達率が大きくなる傾向、あるいは、全圧が低下する傾向があることがわかった。このような熱伝達率の増加及び全圧の低下は、タービンにおける熱損失及び圧力損失の発生を意味する。そこで、タービンにおいて、このような熱損失や圧力損失を低減することが望まれる。【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、流れの乱れに起因する熱損失又は圧力損失を低減可能なタービン及びターボチャージャを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
タービンインペラと、
前記タービンインペラを覆うように設けられ、前記タービンインペラの外周側に位置するスクロール流路を含むハウジングと、
排ガス流れ方向において前記スクロール流路の下流側且つ前記タービンインペラの上流側に位置する中間流路に設けられるノズルベーンと、
前記ハウジングのうち前記スクロール流路の内周側境界を画定する内周壁部に対して軸方向に隙間を空けて前記中間流路側に、前記中間流路に面して設けられるプレートと、
前記軸方向において前記内周壁部と前記プレートとの間の前記隙間に設けられる少なくとも１つのガイドベーンと、を備え、
前記少なくとも１つのガイドベーンは、
第１端と、
前記第１端に対して、径方向外側かつ周方向において前記排ガス流れ方向の下流側に位置する第２端と、を含む。【０００７】
上記（１）の構成によれば、内周壁部とプレートとの間の隙間に、第１端と、該第１端に対して径方向外側かつ周方向において排ガス流れ方向の下流側に位置する第２端と、を含むガイドベーンを設けたので、スクロール流路から上述の隙間に流入しようとする流れが、ガイドベーンによって、径方向外側且つ周方向において排ガス流れ方向の下流側に向かうように案内される。よって、スクロール流路を流れる排ガス流れが、上述の隙間に流入しにくくなるため、該隙間に排ガス流れが流入することによって生じ得る流れの乱れを未然に防ぐことができる。これにより、タービンにおいて、流れの乱れに起因する熱損失又は圧力損失を低減することができる。【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記少なくとも１つのガイドベーンは、前記内周壁部又は前記プレートの少なくとも一方の表面から、前記内周壁部又は前記プレートの他方に向かって前記軸方向に突出するように設けられる。【０００９】
上記（２）の構成によれば、ガイドベーンは、軸方向の隙間を形成する内周壁部とプレートとの間において軸方向高さを有するように設けられるので、スクロール流路から該隙間への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記第１端は、前記隙間の内周側端部に位置し、
前記第２端は、前記隙間の外周側端部に位置する。【００１１】
上記（３）の構成によれば、ガイドベーンの第１端が隙間の内周側端部に位置するようにしたので、隙間の内周側領域に排ガスが流入した場合、該排ガス流れをガイドベーンに沿って外周側へと案内しやすい。また、ガイドベーンの第２端が隙間の外周側端部に位置するようにしたので、該隙間よりも外周側に流れるように排ガス流れを案内することができる。よって、スクロール流路から該隙間への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記少なくとも１つのガイドベーンは、前記軸方向に直交する断面内において、前記スクロール流路に向かって凸の湾曲形状を有する。【００１３】
上記（４）の構成によれば、ガイドベーンが、軸方向に直交する断面内において、スクロール流路に向かって凸の湾曲形状を有するので、スクロール流路からの排ガス流れが隙間内に留まりにくくなるとともに、この排ガス流れを、ガイドベーンに沿って円滑に外周側かつ下流側へと案内することができる。よって、スクロール流路から該隙間への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記少なくとも１つのガイドベーンは、前記周方向に沿って配列される複数のガイドベーンを含み、
前記複数のガイドベーンのうち少なくとも１つのガイドベーンの前記周方向における長さが、該ガイドベーンよりも前記周方向において前記排ガス流れの上流側に位置するガイドベーンの前記周方向における長さよりも長い。【００１５】
典型的なタービンでは、上述の溝の径方向長さは、周方向において排ガス流れの下流側に行くほど長くなる。上記（５）の構成では、周方向において排ガス流れの下流側に向かうにつれて、溝の径方向長さの増加に応じてガイドベーンの周方向長さが長くなるようにしたので、各周方向領域に配置されたガイドベーンによって、スクロール流路から該隙間への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記少なくとも１つのガイドベーンの前記軸方向における高さは、前記隙間の前記軸方向における高さの３０％以上である。【００１７】
上記（６）の構成によれば、ガイドベーンの軸方向における高さを、上述の隙間の軸方向における高さの３０％以上に設定したので、スクロール流路から該隙間への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。【００１８】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記軸方向に直交する断面において、前記タービンの回転軸を中心として、スクロール舌部の位置における角度を０度とし、周方向における前記排ガス流れの向きを正の角度方向としたとき、前記少なくとも１つのガイドベーンは、２２０度以上３６０度以下の範囲内に位置する。【００１９】
本発明者らの知見によれば、スクロール流路の出口付近において、流れの乱れが特に大きくなり、流体とハウジングとの間の熱伝達率が大きくなる傾向、及び、全圧が低下する傾向が大きくなることが分かった。
この点、上記（７）の構成によれば、周方向における上述の角度が２２０度以上３６０度以下の範囲内（即ちスクロール流路の出口付近）に、ガイドベーンを設けたので、当該周方向領域において、ガイドベーンによって径方向外側且つ下流側に向かうように排ガス流れが案内される。よって、当該周方向領域において、スクロール流路を流れる排ガス流れが、上述の隙間に流入するのを防ぐことができ、これにより、タービンにおける熱損失又は圧力損失を効果的に低減することができる。【００２０】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、
上記（１）乃至（７）の何れか一項に記載のタービンと、
前記タービンによって駆動されるように構成された圧縮機と、を備える。【００２１】
上記（８）の構成によれば、内周壁部とプレートとの間の隙間に、第１端と、該第１端に対して径方向外側かつ周方向において排ガス流れ方向の下流側に位置する第２端と、を含むガイドベーンを設けたので、スクロール流路から上述の隙間に流入しようとする流れが、ガイドベーンによって、径方向外側且つ周方向において排ガス流れ方向の下流側に向かうように案内される。よって、スクロール流路を流れる排ガス流れが、上述の隙間に流入しにくくなるため、該隙間に排ガス流れが流入することによって生じ得る流れの乱れを未然に防ぐことができる。これにより、タービンにおいて、流れの乱れに起因する熱損失又は圧力損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、流れの乱れに起因する熱損失又は圧力損失を低減可能なタービン及びターボチャージャが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態に係るターボチャージャの回転軸に沿った概略断面図である。
【図２】図１の部分的な拡大図である。
【図３】図１に示すタービンの回転軸に直交する概略断面図である。
【図４Ａ】一実施形態に係るガイドベーンの周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
【図４Ｂ】一実施形態に係るガイドベーンの周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
【図４Ｃ】一実施形態に係るガイドベーンの周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
【図４Ｄ】一実施形態に係るガイドベーンの周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
【図４Ｅ】一実施形態に係るガイドベーンの周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
【図４Ｆ】一実施形態に係るガイドベーンの周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
まず、幾つかの実施形態に係るターボチャージャの全体構成について説明する。
図１は、一実施形態に係るターボチャージャの回転軸Ｏに沿った概略断面図である。図１に示すように、ターボチャージャ１００は、不図示のエンジンからの排ガスにより回転駆動されるように構成されたタービンインペラ４を含むタービン１と、軸受３によって回転可能に支持される回転シャフト２を介してタービン１と接続されたコンプレッサ（不図示）と、を備える。コンプレッサは、タービンインペラ４の回転により同軸駆動されて、エンジンへの吸気を圧縮するように構成されている。
【００２６】
なお、図１に示すタービン１は、作動流体である排ガスが半径方向に流入するラジアルタービンであるが、タービン１の作動方式はこれに限定されない。例えば、幾つかの実施形態では、タービン１は、流入する作動流体が半径方向及び軸方向の速度成分を有する斜流タービンであってもよい。
【００２７】
タービンインペラ４は、該タービンインペラ４を覆うように設けられたハウジング６に収容されており、回転シャフト２に連結されるハブ１７と、ハブ１７の外周面に周方向に配列される複数の動翼５とを含む。
ハウジング６は、タービンインペラ４の外周側に位置するスクロール流路８と、スクロール流路８の内周側境界９を画定する内周壁部２２と、を含む。なお、図１に示すように、ハウジング６は、タービンインペラ４を収容する部分であるタービンハウジング６ａと、軸受３を収容する部分である軸受ハウジング６ｂと、を含んでいてもよい。
【００２８】
タービンインペラ４の外周側には、スクロール流路８からタービンインペラ４へと流入する排ガス流れが通過する中間流路１０が形成されている。すなわち、中間流路１０は、排ガス流れ方向において、スクロール流路８の下流側かつタービンインペラ４の上流側に位置している。
【００２９】
中間流路１０には、タービンインペラ４に流入する排ガス流れを調節するための複数のノズルベーン１４が周方向に配列されている。
【００３０】
中間流路１０は、ノズルベーン１４が取り付けられるノズルマウント１６と、タービン１の軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう。）においてノズルベーン１４を挟んで反対側に設けられたノズルプレート１２（本発明のプレート）との間に形成される。ノズルマウント１６は、ボルト（不図示）等によって軸受ハウジング６ｂに固定されている。ノズルマウント１６とノズルプレート１２との間には、例えば軸方向に延びる柱状部材（不図示）等が設けられており、該柱状部材等によって、ノズルプレート１２がノズルマウント１６から軸方向に離間して支持されている。ノズルプレート１２とハウジング６の内周壁部２２との間には、環状のシール部材２６が設けられており、スクロール流路８からタービンインペラ４の下流側の空間への排ガスの漏れ（即ちタービンインペラ４を介さない排ガスの漏れ）が抑制されるようになっている。
【００３１】
ノズルベーン１４は、ノズルマウント１６とノズルプレート１２との間に延びる翼型部を含む。
複数のノズルベーン１４の各々は、ノズルシャフト２０を介してレバープレート１８の一端側に連結されている。また、レバープレート１８の他端側は、円盤状のドライブリング１９に連結されている。
ドライブリング１９は、アクチュエータ（不図示）により駆動されて回転軸Ｏを中心として回転可能になっている。ドライブリング１９が回転すると、各レバープレート１８が回転し、これに伴い、ノズルシャフト２０が、軸方向に沿った回動軸Ｑを中心として回動して、該ノズルシャフト２０を介してノズルベーン１４の開度（翼角）が変化するように構成されている。
【００３２】
このように構成されるターボチャージャ１００のタービン１では、入口流路３０（図２参照）から流入してスクロール流路８を流れた排ガス（図１及び図２の矢印Ｇ参照）は、ノズルマウント１６とノズルプレート１２との間の中間流路１０に流れ込み、ノズルベーン１４によって流れ方向が制御されて、ハウジング６の中心部へと流れる。そして、タービンインペラ４に作用した後に、排気出口７から外部に排出される。
また、ノズルベーン１４の開度を、タービン１に流入する排ガス流量に応じて適切に変化させることにより、ハウジング６内の排ガス通路面積を変化させて、タービンインペラ４への排ガスの流速を調節し、良好なタービン効率を得ることができる。
【００３３】
以下、幾つかの実施形態に係るタービン１の特徴について説明する。
図２は、図１の部分的な拡大図であり、図３は、図１に示すタービン１の回転軸Ｏに直交する概略断面図である。なお、図３は、図１に示す矢印Ｂの方向にタービン１を視た図であり、説明の簡略化のため、ハウジング６のうちスクロール流路８を含む部分の断面、ノズルプレート１２、ノズルベーン１４、及び後述するガイドベーン４２（４２Ａ〜４２Ｅ）が示されており、タービンインペラ４等の図示を省略している。
【００３４】
図２に示すように、ノズルプレート１２（プレート）は、ハウジング６の内周壁部２２に対して、軸方向に隙間２４を空けて中間流路１０側に、該中間流路１０に面して設けられる。そして、タービン１は、隙間２４に設けられる少なくとも１つのガイドベーン４２を含む。図示する実施形態では、図３に示すように、タービン１の隙間２４には、複数のガイドベーン４２（４２Ａ〜４２Ｅ）が周方向に沿って配列されている。以下、複数のガイドベーン４２Ａ〜４２Ｅを、まとめてガイドベーン４２と表記する場合がある。
図２及び図３に示すように、ガイドベーン４２の各々は、第１端４４と、第１端４４に対して、径方向外側かつ周方向において排ガス流れ方向の下流側に位置する第２端４６と、を含む。
【００３５】
上述の実施形態によれば、内周壁部２２とノズルプレート１２との間の隙間２４に上述のガイドベーン４２を設けたので、スクロール流路８から隙間２４に流入しようとする排ガスの流れが、ガイドベーン４２によって、径方向外側且つ周方向において排ガス流れ方向の下流側に向かうように案内される。よって、スクロール流路８を流れる排ガス流れが隙間２４に流入しにくくなるため、該隙間２４に排ガス流れが流入することによって生じ得る流れの乱れを未然に防ぐことができる。これにより、タービン１において、流れの乱れに起因する熱損失又は圧力損失を低減することができる。
【００３６】
幾つかの実施形態では、ガイドベーン４２は、内周壁部２２又はノズルプレート１２の少なくとも一方の表面から、内周壁部２２又はノズルプレート１２の他方に向かって軸方向に突出するように設けられる。
【００３７】
例えば、図２に示す例示的な実施形態では、隙間２４は、回転軸Ｏの直交方向に沿った内周壁部２２の表面２３と、ノズルプレート１２の両側の表面１１，１３のうち、内周壁部２２の表面２３に対向する表面１１との間に形成されている。そして、ガイドベーン４２は、ノズルプレート１２の表面１１から、内周壁部２２に向かって軸方向に突出するように設けられている。
【００３８】
幾つかの実施形態では、ガイドベーン４２は、内周壁部２２の表面２３から、ノズルプレート１２に向かって軸方向に突出するように設けられていてもよい。また、幾つかの実施形態では、ガイドベーン４２は、内周壁部２２の表面２３及びノズルプレート１２の表面１１から軸方向突出するように設けられていてもよい。
【００３９】
この場合、ガイドベーン４２は、軸方向の隙間２４を形成する内周壁部２２とノズルプレート１２との間において軸方向高さを有するように設けられるので、スクロール流路８から該隙間２４への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。
【００４０】
ガイドベーン４２の軸方向における高さＨ（図２参照）は、隙間２４の軸方向における高さＤ（図２参照）の３０％以上であってもよい。
【００４１】
このように、ガイドベーン４２の軸方向における高さＨを、隙間２４の軸方向における高さＤの３０％以上に設定することにより、スクロール流路８から隙間２４への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、ガイドベーン４２の第１端４４は、隙間２４の内周側端部２４ａに位置し、ガイドベーン４２の第２端４６は、前記隙間２４の外周側端部２４ｂに位置する。
【００４３】
例えば、図示する実施形態の場合、図２に示すように、隙間２４は、径方向において、内周壁部２２の延在範囲に対応した径方向領域に形成されている。したがって、図２及び図３に示すように、隙間２４の内周側端部２４ａは、該隙間２４のうち、内周壁部２２の表面２３の内周側端２３ａの径方向位置を含む部分であり、隙間２４の外周側端部２４ｂは、該隙間２４のうち、内周壁部２２の表面２３の外周側端２３ｂの径方向位置を含む部分である。
【００４４】
このように、ガイドベーン４２の第１端４４が隙間２４の内周側端部２４ａに位置するようにしたので、隙間２４の内周側領域に排ガスが流入した場合、該排ガス流れをガイドベーン４２に沿って外周側へと案内しやすい。また、ガイドベーン４２の第２端４６が隙間２４の外周側端部２４ｂに位置するようにしたので、該隙間２４よりも外周側に流れるように排ガス流れを案内することができる。よって、スクロール流路８から該隙間２４への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、ガイドベーン４２は、軸方向に直交する断面内において、スクロール流路８に向かって凸の湾曲形状を有する。言い換えると、幾つかの実施形態では、ガイドベーン４２は、軸方向に直交する断面内において、回転軸Ｏから径方向外側に向かって視たときに、凹湾曲形状を有する。
例えば、図示する実施形態では、図３に示すように、ガイドベーン４２Ａ〜４２Ｅの各々は、スクロール流路８に向かって凸の湾曲形状を有している。
【００４６】
このように、ガイドベーン４２が、軸方向に直交する断面内において、スクロール流路８に向かって凸の湾曲形状を有するので、スクロール流路８からの排ガス流れが隙間２４内に留まりにくくなるとともに、この排ガス流れを、ガイドベーン４２に沿って円滑に外周側かつ下流側へと案内することができる。よって、スクロール流路８から該隙間２４への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、複数のガイドベーン４２のうち少なくとも１つのガイドベーン４２の周方向における長さが、該ガイドベーン４２よりも周方向において排ガス流れの上流側に位置するガイドベーン４２の周方向における長さよりも長い。
【００４８】
例えば、図３に示すタービン１において、複数のガイドベーン４２Ａ〜４２Ｅのうち、ガイドベーン４２Ｅの周方向における長さＬＥは、該ガイドベーン４２Ｅよりも上流側に位置するガイドベーン４２Ａ〜４２Ｄの周方向における長さＬＡ〜ＬＤよりも長い。なお、図３に示すタービン１では、複数のガイドベーン４２Ａ〜４２Ｅは、排ガス流れの下流側に位置するものほど周方向長さが長い。すなわち、複数のガイドベーン４２Ａ〜４２Ｅのそれぞれの周方向長さＬＡ〜ＬＥは、ＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣ＜ＬＤ＜ＬＥを満たす。
【００４９】
典型的なタービンでは、上述の隙間２４の径方向長さは、周方向において排ガス流れの下流側に向かうほど長くなる。
例えば、図３に示す例示的な実施形態では、内周壁部２２の表面２３の内周側端２３ａの径方向位置は、周方向の全域において大きく変化しないのに対し、外周側端２３ｂは、周方向において排ガス流れの下流側に向かうほど径方向外側に位置する。よって、図３に示す実施形態において、隙間２４の径方向長さは、周方向において排ガス流れの下流側に向かうほど長くなる。
【００５０】
この点、上述の実施形態では、周方向において排ガス流れの下流側に向かうにつれて、隙間２４の径方向長さの増加に応じてガイドベーン４２の周方向長さが長くなるようにしたので、各周方向領域に配置されたガイドベーン４２によって、スクロール流路８から該隙間２４への排ガス流れの流入を効果的に抑制することができる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、軸方向に直交する断面において、タービン１の回転軸Ｏを中心として、スクロール舌部３２の位置における角度を０度（図３参照）とし、周方向における排ガス流れの向きを正の角度方向としたとき、少なくとも１つのガイドベーン４２は、２２０度以上３６０度以下の範囲内に位置する。なお、図３中の斜線で示す範囲Ｒ１は、上記角度範囲（２２０度以上３６０度以下の範囲）を示し、角度φは、上記範囲内の角度の一例を示す。なお、スクロール舌部３２とは、ハウジング６のうち、スクロール流路８を形成するスクロール部の巻き始めと巻き終わりの接続部である。
例えば、図３に示す例示的な実施形態では、複数のガイドベーン４２Ａ〜４２Ｅのうち、ガイドベーン４２Ｄ、４２Ｅが、上記角度範囲Ｒ１内に位置する。
【００５２】
本発明者らの知見によれば、スクロール流路８の出口付近において、流れの乱れが特に大きくなり、流体（排ガス）とハウジング６との間の熱伝達率が大きくなる傾向、及び、ハウジング６内の全圧が低下する傾向が大きくなることが分かった。
この点、上述の実施形態では、周方向における上述の角度が２２０度以上３６０度以下の範囲Ｒ１内（即ちスクロール流路８の出口付近）に少なくとも１つのガイドベーン４２を設けたので、当該周方向領域において、ガイドベーン４２によって径方向外側且つ下流側に向かうように排ガス流れが案内される。よって、当該周方向領域において、スクロール流路８を流れる排ガス流れが、隙間２４に流入するのを防ぐことができ、これにより、タービン１における熱損失又は圧力損失を効果的に低減することができる。
【００５３】
図４Ａ〜図４Ｆは、それぞれ、一実施形態に係るガイドベーン４２の周方向及び軸方向を含む概略断面図である。
ガイドベーン４２の周方向及び軸方向を含む断面の形状は特に限定されず、例えば図４Ａ〜図４Ｆに示すように、様々な形状を有していてもよい。
【００５４】
例えば、図４Ａに示す実施形態では、ガイドベーン４２の軸方向における一端は内周壁部２２の表面２３に接続されており、他端はノズルプレート１２の表面１１に接続されている。すなわち、ガイドベーン４２は、内周壁部２２の表面２３及びノズルプレート１２の表面１１から軸方向に突出するように設けられている。この実施形態では、ガイドベーン４２の軸方向における高さＨは、隙間２４の軸方向における高さＤに等しい。
【００５５】
また、図４Ｂ〜図４Ｆに示す実施形態では、ガイドベーン４２の軸方向における一端がノズルプレート１２の表面１１に接続されており、ガイドベーン４２は、ノズルプレート１２の表面１１から内周壁部２２に向かって軸方向に突出するように設けられている。これらの実施形態では、ガイドベーン４２の軸方向における高さＨは、隙間２４の軸方向における高さＤよりも小さい。
【００５６】
また、特に図示しないが、他の実施形態では、ガイドベーン４２の軸方向における一端が内周壁部２２の表面２３に接続されており、ガイドベーン４２は、内周壁部２２の表面２３からノズルプレート１２に向かって軸方向に突出するように設けられていてもよい。この場合、ガイドベーン４２の軸方向における高さＨは、隙間２４の軸方向における高さＤよりも小さい。
【００５７】
図４Ａ〜図４Ｄに示す実施形態では、ガイドベーン４２の周方向における厚さは、軸方向においてｔ１で一定である。
幾つかの実施形態では、図４Ｅ及び図４Ｆに示すように、軸方向においてガイドベーン４２の周方向における厚さが変化していてもよい。例えば、図４Ｅ、図４Ｆに示す実施形態では、ノズルプレート１２側の端部においてガイドベーン４２の周方向における厚さはｔ２であり、軸方向において内周壁部２２に向かうにつれてガイドベーン４２の厚さが減少し、内周壁部２２側の端部において該厚さが最小となっている。より具体的には、内周壁部２２側の端部におけるガイドベーン４２の厚さは、図４Ｅに示す実施形態ではゼロであり、図４Ｆに示す実施形態では、ｔ３（ただしｔ３＜ｔ２）である。
【００５８】
ガイドベーン４２の軸方向に沿って延びる一対の側面４８，４９（図４Ａ〜４Ｆ参照）の形状は、周方向及び軸方向を含む断面において、直線を含んでいてもよく、曲線を含んでいてもよい。
【００５９】
幾つかの実施形態では、例えば図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｅに示すように、一対の側面４８，４９のうち少なくとも一方は、軸方向に沿って延びる直線を含んでいてもよい。
幾つかの実施形態では、例えば図４Ｄ及び図４Ｅに示すように、一対の側面４８，４９のうち少なくとも一方は、軸方向に対して傾斜して延びる直線を含んでいてもよい。なお、図４Ｄ及び図４Ｅに示す例示的な実施形態では、一対の側面４８，４９の少なくとも一方は、軸方向においてノズルプレート１２から内周壁部２２に向かうにつれて周方向における排ガス流れ上流側に向かって傾斜して延びる直線を含む。他の実施形態では、一対の側面４８，４９の少なくとも一方は、軸方向においてノズルプレート１２から内周壁部２２に向かうにつれて周方向における排ガス流れ下流側に向かって傾斜して延びる直線を含んでいてもよい。
幾つかの実施形態では、例えば図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｄに示すように、一対の側面４８，４９は互いに略平行な直線を含んでいてもよい。
【００６０】
幾つかの実施形態では、例えば図４Ｃ及び図４Ｆに示すように、一対の側面４８，４９のうち少なくとも一方は、周方向において排ガス流れの上流側又は下流側に向かって凸の曲線を含んでいてもよい。なお、図４Ｃに示す例示的な実施形態では、一対の側面４８，４９は、それぞれ、周方向において排ガス流れの上流側に向かって凸の曲線を含んでいる。また、図４Ｆに示す例示的な実施形態では、一対の側面４８，４９のうち、周方向において下流側に位置する一方の側面４８は周方向において排ガス流れの上流側に向かって凸の曲線を含み、他方の側面４９は軸方向に沿った直線を含む。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
【００６２】
本明細書において、「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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、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。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「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。
【符号の説明】
【００６３】
１      タービン
２      回転シャフト
３      軸受
４      タービンインペラ
５      動翼
６      ハウジング
６ａ    タービンハウジング
６ｂ    軸受ハウジング
７      排気出口
８      スクロール流路
９      内周側境界
１０    中間流路
１１    表面
１２    ノズルプレート
１３    表面
１４    ノズルベーン
１６    ノズルマウント
１７    ハブ
１８    レバープレート
１９    ドライブリング
２０    ノズルシャフト
２２    内周壁部
２３    表面
２３ａ  内周側端
２３ｂ  外周側端
２４    隙間
２４ａ  内周側端部
２４ｂ  外周側端部
２６    シール部材
３０    入口流路
３２    スクロール舌部
３４    前縁
３６    後縁
３８    圧力面
４０    負圧面
４２，４２Ａ〜４２Ｆ    ガイドベーン
４４    第１端
４６    第２端
４８    側面
４９    側面
１００  ターボチャージャ
Ｏ      回転軸
Ｑ      回動軸
【図１】
2019123566.tif 000003
【図２】
2019123566.tif 000004
【図３】
2019123566.tif 000005
【図４Ａ】
2019123566.tif 000006
【図４Ｂ】
2019123566.tif 000007
【図４Ｃ】
2019123566.tif 000008
【図４Ｄ】
2019123566.tif 000009
【図４Ｅ】
2019123566.tif 000010
【図４Ｆ】
2019123566.tif 000011
【国際調査報告】
2019123566.tif 000012
2019123566.tif 000013
2019123566.tif 000014
2019123566.tif 000015