(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の長翼及び複数の短翼を備えるタービンホイールであって、
前記短翼の後縁は、前記タービンホイールの軸方向において前記長翼の後縁よりも上流側に位置し、
前記長翼の前縁と前記短翼の前縁のうち少なくとも一方は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、
前記短翼のスパン方向における中央位置の集合からなる中間スパンラインと前記短翼の前縁との交点をＸ１、前記交点Ｘ１と前記タービンホイールの回転軸線との距離をＲ１、前記タービンホイールの外径をＲ０、前記交点Ｘ１と前記タービンホイールの回転軸線から前記タービンホイールの外径と等しい距離だけ離れた位置との前記中間スパンラインに沿った曲線距離をＲ０−Ｒ１、前記中間スパンラインに沿った前記短翼の前縁と前記短翼の後縁との距離をＤとすると、下記式（Ａ）を満たす、タービンホイール。
（Ｒ０−Ｒ１＋Ｄ）／（Ｒ０−Ｒ１）＞１２．５          （Ａ）
【請求項２】
前記長翼の前縁及び前記短翼の前縁は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部をそれぞれ含む、請求項１に記載のタービンホイール。
【請求項３】
複数の長翼及び複数の短翼を備えるタービンホイールであって、
前記短翼の後縁は、前記タービンホイールの軸方向において前記長翼の後縁よりも上流側に位置し、
前記長翼の前縁は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、
前記短翼の前縁の少なくとも一部は、前記傾斜部よりも前記タービンホイールの径方向において外側に位置し、
前記短翼の前縁は前記軸方向に沿って延在する、
タービンホイール。
【請求項４】
複数の長翼及び複数の短翼を備えるタービンホイールであって、
前記短翼の後縁は、前記タービンホイールの軸方向において前記長翼の後縁よりも上流側に位置し、
前記短翼の前縁は、前記軸方向において上流側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、
前記傾斜部の少なくとも一部は、前記長翼の前縁よりも前記タービンホイールの径方向において外側に位置し、
前記長翼の前縁は前記軸方向に沿って延在する、
タービンホイール。
【請求項５】
複数の長翼及び複数の短翼を備えるタービンホイールであって、
前記短翼の後縁は、前記タービンホイールの軸方向において前記長翼の後縁よりも上流側に位置し、
前記長翼の前縁は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、
前記短翼の前縁の少なくとも一部は、前記傾斜部よりも前記タービンホイールの径方向において外側に位置し、
前記短翼の前縁の少なくとも一部は、前記タービンホイールの子午面上において、前記長翼の前縁の少なくとも一部と同じ位置にある、
タービンホイール。
【請求項６】
複数の長翼及び複数の短翼を備えるタービンホイールであって、
前記短翼の後縁は、前記タービンホイールの軸方向において前記長翼の後縁よりも上流側に位置し、
前記短翼の前縁は、前記軸方向において上流側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、
前記傾斜部の少なくとも一部は、前記長翼の前縁よりも前記タービンホイールの径方向において外側に位置し、
前記短翼の前縁の少なくとも一部は、前記タービンホイールの子午面上において、前記長翼の前縁の少なくとも一部と同じ位置にある、
タービンホイール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のタービンホイールを備えるタービン。
【請求項８】
請求項７に記載のタービンを備え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、タービンホイール、タービン及びターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上を目的としたターボチャージャの採用により自動車エンジンのターボ装着率が上昇している。特に、ノズル開度を変化させることで流量特性を変化させることができる可変容量ターボチャージャは、エンジンの負荷変動に応じた運転が可能であり、エンジンの低負荷時のレスポンスの点でメリットがある。【０００３】
また、近年ターボチャージャを装着したガソリンエンジンが増加しているが、可変容量ターボチャージャの上記特性を考慮してガソリンエンジンへの可変容量ターボチャージャの適用が進んでいる。エンジン高速域のエンジン出口圧（タービン入口圧）が高くなると、ポンピングロスが大きくなってエンジン性能が低下するため、可変容量ターボチャージャには、エンジン高速域（ノズルの大開度側）でタービン流量が多いこと、及びタービン効率が高いことが望まれる。【０００４】
特許文献１には、複数の長翼及び複数の短翼を備え、短翼の後縁がタービンホイールの軸方向において長翼の後縁よりも上流側に位置するタービンホイール及びターボチャージャが開示されている。かかる構成では、長翼の後縁側に形成されるスロートの面積を確保することで流量の増大に対応可能としつつ、入口側の翼間距離を適正化することで流れの整流化を図ることができる。このため、流量を増加させつつ効率低下を抑制することができ、広い流量範囲に亘って高効率を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８６０８４３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者の鋭意検討の結果、特許文献１に記載のタービンホイールでは、タービンホイールの入口ハブ側でインシデンスロスが大きくなりやすいことが明らかとなった。インシデンスロスは、翼の前縁に流入するガスの流れ角と、前縁における翼角と、の差であるインシデンス（迎え角）により生じる損失である。インシデンスが大きくなると流入するガスが前縁で剥離するので、衝突ロスが大きくなりインシデンスロスが増大する。【０００７】
特に、タービンホイールの入口ハブ側で生じた剥離流れは、シュラウド側に向かって移動し、翼の先端とケーシングとの間を通過する漏れ流れ（以下、「クリアランスフロー」という。）となるため、タービン効率向上を妨げる大きな要因となる。【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、高いタービン効率を実現可能なタービンホイール並びにこれを備えるタービン及びターボチャージャを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンホイールは、複数の長翼及び複数の短翼を備えるタービンホイールであって、前記短翼の後縁は、前記タービンホイールの軸方向において前記長翼の後縁よりも上流側に位置し、前記長翼の前縁と前記短翼の前縁のうち少なくとも一方は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含む。【００１０】
上記（１）に記載のタービンホイールによれば、長翼の後縁の軸方向位置に短翼が存在しないため、長翼の後縁側にて長翼間に形成されるスロートの面積を確保することで流量の増大に対応することができる。また、タービンホイールの入口側に長翼及び短翼が存在するため、タービンホイールの入口側の翼間距離を適正化することで流れの整流化を図ることができる。このため、流量を増加させつつ効率低下を抑制することができ、広い流量範囲に亘って高効率を得ることができる。【００１１】
また、長翼の前縁及び短翼の前縁の両方が軸方向に沿って延在している形態と比較して、傾斜部の少なくとも一方を設けることにより、長翼と短翼の少なくとも一方におけるハブ側のインシデンスを改善し、長翼の前縁と短翼の前縁の少なくとも一方におけるハブ側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のタービンホイールにおいて、前記長翼の前縁及び前記短翼の前縁は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部をそれぞれ含む。【００１３】
上記（２）に記載のタービンホイールによれば、長翼の前縁と短翼の前縁の各々に傾斜部を設けることにより、長翼と短翼の両方におけるハブ側のインシデンスを改善し、長翼の前縁と短翼の前縁の両方におけるハブ側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。また、長翼の前縁及び短翼の前縁の各々に傾斜部を設けることにより、タービンホイールの慣性モーメントを低減することができる。このため、ターボラグを改善することができる。【００１４】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のタービンホイールにおいて、前記短翼のスパン方向における中央位置の集合からなる中間スパンラインと前記短翼の前縁との交点をＸ１、前記交点Ｘ１と前記タービンホイールの回転軸線との距離をＲ１、前記タービンロータの外径をＲ０、前記中間スパンラインに沿った前記短翼の前縁と前記短翼の後縁との距離をＤとすると、下記式（Ａ）を満たす。
（Ｒ０−Ｒ１＋Ｄ）／（Ｒ０−Ｒ１）＞１２．５          （Ａ）【００１５】
上記（３）に記載のタービンホイールによれば、長翼の前縁及び短翼の前縁の各々に傾斜部を設けているため、タービンホイールの慣性モーメントを低減することができる一方で、各翼における負荷を受ける面積が小さくなりやすい。このため、上記式（Ａ）を満たすように短翼を構成して、短翼の後縁の位置を典型的な位置よりも下流側にシフトして負荷を受ける面積を確保することにより、タービンホイールの慣性モーメントを低減しつつトルク出力の減少を抑制することができる。【００１６】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のタービンホイールにおいて、前記長翼の前縁は、ハブ側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、前記短翼の前縁の少なくとも一部は、前記傾斜部よりも前記タービンホイールの径方向において外側に位置する。【００１７】
上記（４）に記載のタービンホイールによれば、長翼の前縁に傾斜部を設けることにより、長翼におけるハブ側のインシデンスを改善し、長翼の前縁におけるハブ側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。【００１８】
また、短翼の前縁の少なくとも一部が傾斜部よりも径方向において外側に位置するため、翼長が短い短翼について負荷を受ける面積を極力大きくしつつ、翼長が長い長翼についてインシデンスを改善することができる。このため、トルク出力の減少を抑制しつつインシデンスロスを低減し、高いタービン効率を実現することができる。【００１９】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のタービンホイールにおいて、前記短翼の前縁は前記軸方向に沿って延在する。【００２０】
上記（５）に記載のタービンホイールによれば、長翼の前縁及び短翼の前縁の両方が軸方向に沿って延在している形態と比較して、長翼の前縁に傾斜部を設けることにより、タービンホイールの慣性モーメントを低減することができる。このため、ターボラグを改善することができる。【００２１】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のタービンホイールにおいて、前記短翼の前縁は、前記軸方向において上流側に向かうにつれて前記タービンホイールの回転軸線との距離が小さくなるように傾斜する傾斜部を含み、前記傾斜部の少なくとも一部は、前記長翼の前縁よりも前記タービンホイールの径方向において外側に位置する。【００２２】
上記（６）に記載のタービンホイールによれば、短翼の前縁に傾斜部を設けることにより、短翼におけるハブ側のインシデンスを改善し、短翼の前縁におけるハブ側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。
また、短翼の前縁の傾斜部の少なくとも一部が長翼の前縁よりも径方向において外側に位置するため、翼長が短い短翼について負荷を受ける面積を極力大きくしつつ、翼長が長い長翼についてインシデンスを改善することができる。このため、トルク出力の減少を抑制しつつインシデンスロスを低減し、高いタービン効率を実現することができる。【００２３】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載のタービンホイールにおいて、前記長翼の前縁は前記軸方向に沿って延在する。【００２４】
上記（７）に記載のタービンホイールによれば、長翼の前縁及び短翼の前縁の両方が軸方向に沿って延在している形態と比較して、短翼の前縁に傾斜部を設けることにより、タービンホイールの慣性モーメントを低減することができる。このため、ターボラグを改善することができる。【００２５】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、上記（１）乃至（７）の何れか１項に記載のタービンホイールを備える。【００２６】
上記（８）に記載のタービンによれば、上記（１）乃至（７）の何れか１項に記載のタービンホイールを備えることにより、高いタービン効率を得ることができる。【００２７】
（９）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（８）に記載のタービンを備える。【００２８】
上記（９）に記載のターボチャージャによれば、上記（８）に記載のタービンを備えることにより、高効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、高いタービン効率を実現可能なタービンホイール並びにこれを備える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】
【００３０】
【図１】一実施形態に係るターボチャージャにおけるタービン２の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図２】一実施形態に係るタービンホイール４の構成を示す概略的な斜視図である。
【図３】一実施形態に係るタービン２（２Ａ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図４】一実施形態に係るタービン２（２Ａ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図５】一実施形態に係るタービン２（２Ｂ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図６】一実施形態に係るタービン２（２Ｃ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図７】一実施形態に係るタービン２（２Ｄ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図８】一比較形態に係るタービン０２の部分構成を示す概略的な子午面図である。
【図９】図８に示した比較形態に係るタービン０２における損失の分布の一例を示す図である。
【図１０】実施形態に係るタービン２における損失の分布の一例を示す図である。
【図１１】比較形態に係るタービン０２と実施形態に係るタービン２におけるタービン流量とタービン効率との関係を示す特性曲線の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
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。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３２】
図１は、一実施形態に係るターボチャージャにおけるタービン２の部分構成を示す概略的な子午面図である。ターボチャージャは、例えば、車両や船舶等に適用される。
図１に示すように、タービン２は、タービンホイール４と、タービンホイール４を収容するとともにスクロール部６を構成するタービンハウジング８と、可変ノズル機構１０と備える。
【００３３】
可変ノズル機構１０は、ノズルプレート４２と、スクロール部６からタービンホイール４へ排ガスを導く排ガス通路９をノズルプレート４２との間に形成するノズルマウント４４と、ノズルマウント４４に回動可能に支持され、排ガス通路９の通路面積を変更可能なノズルベーン１２と、を含む。可変ノズル機構１０は、ノズルベーン１２の回動により排ガス通路９の通路面積を変化させることで、タービンホイール４への排ガスの流速を調整可能に構成されている。図示する例示的形態では、ノズルプレート４２の一部がタービンホイール４を囲繞するケーシング４６として機能する。
【００３４】
図２は、一実施形態に係るタービンホイール４の構成を示す概略的な斜視図である。以下では、タービンホイール４の軸方向を単に「軸方向」といい、タービンホイール４の径方向を単に「径方向」といい、タービンホイール４の周方向を単に「周方向」ということとする。
【００３５】
図２に示すように、タービンホイール４は、ハブ１４と、ハブ１４の外周面１６に設けられた複数の長翼１８と、ハブ１４の外周面１６に設けられるとともに長翼１８よりも短い翼長を各々が有する複数の短翼２０とを含む。
【００３６】
複数の長翼１８は周方向に間隔をあけて設けられ、複数の短翼２０は周方向に間隔をあけて設けられる。短翼２０の各々は、互いに隣接する長翼１８の間に設けられる。図示する例示的形態では、長翼１８と短翼２０とが周方向に交互に同数配置されている。
【００３７】
図２に示すように、短翼２０の後縁２４は、軸方向において長翼１８の後縁２２よりも上流側に位置する。かかる構成では、長翼１８の後縁２２の軸方向位置に短翼２０が存在しないため、長翼１８の後縁２２側にて長翼１８間に形成されるスロートの面積を確保することで流量の増大に対応することができる。また、タービンホイール４の入口側に長翼１８及び短翼２０が存在するため、タービンホイール４の入口側の翼間距離を適正化することで流れの整流化を図ることができる。このため、流量を増加させつつ効率低下を抑制することができ、広い流量範囲に亘って高効率を得ることができる。
【００３８】
図３は、一実施形態に係るタービン２（２Ａ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。図４は、一実施形態に係るタービン２（２Ａ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。図５は、一実施形態に係るタービン２（２Ｂ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。図６は、一実施形態に係るタービン２（２Ｃ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。図７は、一実施形態に係るタービン２（２Ｄ）の部分構成を示す概略的な子午面図である。図８は、一比較形態に係るタービン０２の部分構成を示す概略的な子午面図である。図３〜図７では、長翼１８の子午面形状を実線で示しており、短翼２０の子午面形状を一点鎖線で示している。図８では、長翼０１８の子午面形状を実線で示しており、短翼０２０の子午面形状を一点鎖線で示している。
【００３９】
幾つかの実施形態では、例えば図３〜図７に示すように、長翼１８の前縁２６と短翼２０の前縁２８のうち少なくとも一方は、ハブ１４側に向かうにつれてタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離Ｒが小さくなるように傾斜する傾斜部２６ａ，２８ａを含む。
【００４０】
かかる構成によれば、図８に示す形態（長翼０１８の前縁０２６及び短翼０２０の前縁０２８の両方がハブ０１４の外周端０３２から軸方向に沿って延在している形態）と比較して、傾斜部２６ａ，２８ａの少なくとも一方を設けることにより、長翼１８と短翼２０の少なくとも一方におけるハブ１４側のインシデンスを改善し、長翼１８の前縁２６と短翼２０の前縁２８の少なくとも一方におけるハブ１４側での剥離を抑制することができる。これにより、長翼１８の先端３８と短翼２０の先端４０の少なくとも一方における前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、例えば図３および図４に示すように、長翼１８の前縁２６は、ハブ１４側に向かうにつれてタービンホイール４の回転軸線Ｏ（図１参照）との距離Ｒが小さくなるように傾斜する傾斜部２６ａを含み、短翼２０の前縁２８は、ハブ１４側に向かうにつれてタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離Ｒが小さくなるように傾斜する傾斜部２８ａを含む。図３および図４に示す形態では、ハブ１４の外周端３２よりも長翼１８の前縁２６のハブ側端３４が径方向内側に位置するように傾斜部２６ａが設けられており、ハブ１４の外周端３２よりも短翼２０の前縁２８のハブ側端３６が径方向内側に位置するように傾斜部２８ａが設けられている。
【００４２】
かかる構成によれば、傾斜部２６ａ及び傾斜部２８ａを設けることにより、図８に示す形態と比較して、長翼１８と短翼２０の両方におけるハブ１４側のインシデンスを改善し、長翼１８の前縁２６と短翼２０の前縁２８の両方におけるハブ１４側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。
【００４３】
また、かかる構成によれば、傾斜部２６ａ及び傾斜部２８ａを設けることにより、図８に示す形態と比較して、タービンホイール４の慣性モーメントを低減することができる。このため、ターボラグを改善することができる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、短翼２０のスパン方向ｄにおける中央位置の集合からなる中間スパンラインＬｃと短翼２０の前縁２８との交点をＸ１、交点Ｘ１とタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離をＲ１、タービンホイール４の外径をＲ０、中間スパンラインＬｃに沿った短翼２０の前縁２８と短翼２０の後縁２４との距離をＤとすると、下記式（Ａ）を満たす。
（Ｒ０−Ｒ１＋Ｄ）／（Ｒ０−Ｒ１）＞１２．５          （Ａ）
なお、図４に示す例示的形態では、タービンホイール４の外径Ｒ０は、長翼１８の前縁２６とタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離に相当するとともに、短翼２０の前縁２８とタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離に相当し、また、ハブ１４の外径Ｒ２に相当する。
【００４５】
図４に示す形態では、図８に示す形態と比較して、長翼１８の前縁２６及び短翼２０の前縁２８の各々に傾斜部２６ａ又は傾斜部２８ａを設けているため、タービンホイール４の慣性モーメントを低減することができる一方で、各翼１８，２０における負荷を受ける面積が小さくなりやすい。このため、上記式（Ａ）を満たすように短翼２０を構成して、短翼２０の後縁２４の位置を典型的な位置よりも下流側にシフトして負荷を受ける面積を確保することにより、タービンホイール４の慣性モーメントを低減しつつトルク出力の減少を抑制することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態では、例えば図５に示すように、長翼１８の前縁２６は、ハブ１４側に向かうにつれてタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離Ｒが小さくなるように傾斜する傾斜部２６ａを含み、短翼２０の前縁２８の少なくとも一部（好ましくは全部）は、傾斜部２６ａよりも径方向において外側に位置する。また、図５に示すタービンホイール４では、短翼２０の前縁２８はハブ１４の外周端３２から軸方向に沿って延在する。
【００４７】
かかる構成によれば、図８に示す形態と比較して、傾斜部２６ａを設けることにより、長翼１８におけるハブ１４側のインシデンスを改善し、長翼１８の前縁２６におけるハブ１４側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。また、タービンホイール４の慣性モーメントを低減することができるため、ターボラグを改善することができる。
【００４８】
また、短翼２０の前縁２８の少なくとも一部が傾斜部２６ａよりも径方向において外側に位置するため、翼長が短い短翼２０について負荷を受ける面積を極力大きくしつつ、翼長が長い長翼１８についてインシデンスを改善することができる。このため、トルク出力の減少を抑制しつつインシデンスロスを低減し、高いタービン効率を得ることができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、例えば図６に示すように、短翼２０の前縁２８は、軸方向において上流側に向かうにつれてタービンホイール４の回転軸線Ｏとの距離Ｒが小さくなるように傾斜する傾斜部２８ａを含み、傾斜部２８ａの少なくとも一部は、長翼１８の前縁２６よりも径方向において外側に位置する。また、図６に示すタービンホイール４では、長翼１８の前縁２６は、ハブ１４の外周端３２から軸方向に沿って延在する。
【００５０】
かかる構成によれば、図８に示す形態と比較して、傾斜部２８ａを設けることにより、短翼２０におけるハブ１４側のインシデンスを改善し、短翼２０の前縁２８におけるハブ１４側での剥離を抑制することができる。これにより、当該剥離に起因する前述のクリアランスフローを抑制し、高いタービン効率を実現することができる。
【００５１】
また、短翼２０の前縁２８の傾斜部２８ａの少なくとも一部が長翼１８の前縁２６よりも径方向において外側に位置するため、翼長が短い短翼２０について負荷を受ける面積を極力大きくしつつ、翼長が長い長翼１８についてインシデンスを改善することができる。このため、トルク出力の減少を抑制しつつインシデンスロスを低減し、高いタービン効率を得ることができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、例えば図７に示すように、ハブ１４の外径Ｒ２は、タービンホイール４の外径Ｒ０より小さい。図示する例示的形態では、長翼１８の前縁２６におけるハブ側端３４の位置及び短翼２０の前縁２８におけるハブ側端３６の位置に合わせてハブ１４の外径Ｒ２が設定されている。かかる構成によれば、図３に示す形態と比較して、タービンホイール４の慣性モーメントを低減することができる。
【００５３】
図９は、図８に示した比較形態に係るタービン０２における損失の分布の一例を示す図である。図１０は、一実施形態に係るタービン２における損失の分布の一例を示す図である。図１１は、上記タービン０２とタービン２におけるタービン流量とタービン効率との関係を示す特性曲線の一例を示す図である。
【００５４】
図９及び図１０に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン２によれば、図８に示す形態と比較して、長翼１８の前縁２６と短翼２０の前縁２８の少なくとも一方におけるハブ１４側での剥離を抑制したことにより、長翼１８の先端３８と短翼２０の先端４０の少なくとも一方における前述のクリアランスフローによる損失を低減することができる。このため、図１１に示すように、特にノズルベーン１２の大開度側において、高いタービン効率を実現することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、図２に示す例示的な形態では長翼１８と短翼２０とが周方向に交互に同数配置されているが、長翼１８の数と短翼２０の数は異なっていてもよく、例えば互いに隣接する長翼１８の間に複数の短翼２０が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
２  タービン
４  タービンホイール
６  スクロール部
８  タービンハウジング
９  排ガス通路
１０  可変ノズル機構
１２  ノズルベーン
１４  ハブ
１６  外周面
１８  長翼
２０  短翼
２２，２４  後縁
２６，２８  前縁
２６ａ，２８ａ  傾斜部
３２  外周端
３４，３６  ハブ側端
３８，４０  先端
４２  ノズルプレート
４４  ノズルマウント
４６  ケーシング
【図１】
0006801009.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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