(57)【要約】【課題】タービン効率の低下を抑制できる排気タービン４を提供する。【解決手段】排気タービン４のタービン翼２２は、リーディングエッジＬＥでの羽根高さが小さい短羽根２３と、リーディングエッジＬＥでの羽根高さが大きい長羽根２４とを有し、短羽根２３と長羽根２４とが交互に等間隔に配置される。隔壁７ａにより第１スクロール流路１９ａと第２スクロール流路１９ｂとに分割されたスクロール流路１９は、第１スクロール流路１９ａの出口が短羽根２３のリーディングエッジＬＥに対向して形成され、第２スクロール流路１９ｂの出口が短羽根２３の羽根高さより高い範囲で長羽根２４のリーディングエッジＬＥに対向して形成される。この構成によれば、第２スクロール流路１９ｂに対応して長羽根２４のリーディングエッジＬＥからトレーリングエッジＴＥまで翼間流路を形成できるので、タービン効率が向上する。【選択図】図１
2016053352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１３）に固定されるハブ（２１）の周囲に複数のタービン翼（２２）を設けて構成されるタービンホイール（８）と、
このタービンホイール（８）の外周にスクロール流路（１９）を形成するタービンハウジング（７）とを備え、
内燃機関（２）より排出される排気ガスが前記スクロール流路（１９）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられることで前記タービンホイール（８）が回転するターボチャージャ（１）の排気タービン（４）であって、
前記タービンハウジング（７）は、前記スクロール流路（１９）を軸方向の一方側と他方側とに分割して前記一方側に容量の小さい第１スクロール流路（１９ａ）、前記他方側に容量の大きい第２スクロール流路（１９ｂ）を形成し、
排気ガスの流れに対向する前記タービン翼（２２）の前端縁をリーディングエッジ（ＬＥ）と呼ぶ時に、
前記タービン翼（２２）は、前記第１スクロール流路（１９ａ）に対応して前記リーディングエッジ（ＬＥ）での羽根高さが小さく形成される短羽根（２３）と、前記第１スクロール流路（１９ａ）と前記第２スクロール流路（１９ｂ）とに対応して前記リーディングエッジ（ＬＥ）での羽根高さが大きく形成される長羽根（２４）とを有すると共に、周方向に隣り合う前記長羽根（２４）同士の間にそれぞれ少なくとも１枚の前記短羽根（２３）が配置されることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項２】
請求項１に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
周方向に隣り合う前記長羽根（２４）同士の間にそれぞれ２枚以上の前記短羽根（２３）が等間隔に配置されることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項３】
請求項１または２に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記タービンハウジング（７）は、前記スクロール流路（１９）を前記第１スクロール流路（１９ａ）と前記第２スクロール流路（１９ｂ）とに分割する隔壁（７ａ）を有し、
前記タービンホイール（８）の径方向外周に対向する前記隔壁（７ａ）の先端部を隔壁端部と呼ぶ時に、
前記リーディングエッジ（ＬＥ）での前記短羽根（２３）の羽根高さは、前記タービンホイール（８）の軸方向に対する前記隔壁端部の位置まで延設されていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項４】
請求項１または２に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記タービンハウジング（７）は、前記スクロール流路（１９）を前記第１スクロール流路（１９ａ）と前記第２スクロール流路（１９ｂ）とに分割する隔壁（７ａ）を有し、
前記タービンホイール（８）の径方向外周に対向する前記隔壁（７ａ）の先端部を隔壁端部と呼ぶ時に、
前記リーディングエッジ（ＬＥ）での前記短羽根（２３）の羽根高さは、前記タービンホイール（８）の軸方向に対する前記隔壁端部の位置を超えて前記第２スクロール流路（１９ｂ）側まで延設されていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項５】
請求項１または２に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記タービンホイール（８）の軸中心から前記タービン翼（２２）の前記リーディングエッジ（ＬＥ）までの距離をタービン半径（ｒ１、ｒ２）と呼ぶ時に、
前記長羽根（２４）は、前記第１スクロール流路（１９ａ）に対応する軸方向の一方側で前記タービン半径（ｒ１）が大きく形成され、前記第２スクロール流路（１９ｂ）に対応する軸方向の他方側で前記タービン半径（ｒ２）が小さく形成され、
前記短羽根（２３）は、前記長羽根（２４）の軸方向の一方側と同一のタービン半径（ｒ１）を有することを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記長羽根（２４）は、前記短羽根（２３）の全体形状を含んで形成されていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
排気ガスの流れ方向に対する前記長羽根（２４）の羽根長さより前記短羽根（２３）の羽根長さの方が短く形成されていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記ハブ（２１）に対する前記短羽根（２３）の付け根側をハブ側、反付け根側を反ハブ側と呼び、前記短羽根（２３）の高さ方向で前記反ハブ側の稜線をシュラウド側エッジ（ＳＥ）と呼ぶ時に、
前記第１スクロール流路（１９ａ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの流れと、前記第２スクロール流路（１９ｂ）を通って前記タービン翼（２２）に吹き付けられる排気ガスの流れとが独立するように、前記シュラウド側エッジ（ＳＥ）に沿って仕切り板（２５）が設けられていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記ハブ（２１）に対する前記短羽根（２３）の付け根側をハブ側、反付け根側を反ハブ側と呼び、前記短羽根（２３）の高さ方向で前記反ハブ側の稜線をシュラウド側エッジ（ＳＥ）と呼ぶ時に、
前記短羽根（２３）は、前記リーディングエッジ（ＬＥ）での前記反ハブ側の角部から排気ガスの流れ方向下流に向かって、子午面形状で示される前記シュラウド側エッジ（ＳＥ）が直線状に形成されていることを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載したターボチャージャ（１）の排気タービン（４）において、
前記第２スクロール流路（１９ｂ）に導入される排気ガス流量を調整できる流量調整手段（２０）を有することを特徴とするターボチャージャの排気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量が異なる二つのスクロール流路を有するターボチャージャの排気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャの排気タービンに関する従来技術として特許文献１が公知である。
同文献１に記載される排気タービンは、容量が異なる二つのスクロール流路を有する。
具体的には、タービンホイールの第１流入部に排気ガスを流入させる第１スクロール流路と、第１流入部の軸心方向下流側に設けられる第２流入部に排気ガスを流入させる第２スクロール流路とを有し、第１スクロール流路の方が第２スクロール流路より流量が小さく形成されている。
また、タービンホイールは、第２流入部から下流側に設けられる羽根枚数が、第２流入部よりも上流側に設けられる羽根枚数より少なくなるように構成されている。すなわち、タービンホイールの羽根は、上流側の前端縁（リーディングエッジとも呼ばれる）から下流側の後端縁（トレーリングエッジとも呼ばれる）まで延設される全翼羽根と、前端縁から第２流入部の手前まで延設される半翼羽根とが交互に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６１８１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の構成では、タービンホイールの第２流入部が全翼羽根の前端縁より下流側に設けられるため、第２流入部から全翼羽根の後端縁までの距離が短くなってしまう。言い換えると、第２スクロール流路を通って第２流入部より流入した排気ガスがタービンホイール内を流れる翼間流路が短くなる。この場合、全翼羽根の前端縁から後端縁まで翼間流路を形成する構成と比較すると、全翼羽根に加わる排気ガスの運動エネルギが小さくなる。
また、第２流入部を全翼羽根の前端縁より下流側に設けたことで、第１スクロール流路を通って第１流入部より流入した排気ガスと、第２スクロール流路を通って第２流入部より流入した排気ガスとが衝突するため、排気ガスの流れに乱れが生じる。
【０００５】
上記のように、特許文献１に記載された従来技術では、全翼羽根に加わる排気ガスの運動エネルギが小さく、且つ、排気ガスの流れに乱れが生じるために、タービン効率が低下する。特に、第２スクロール流路を通る排気ガス流量が多くなる程、タービン効率の低下によるターボチャージャの性能低下が問題となる。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、容量が異なる第１スクロール流路と第２スクロール流路とを有し、容量の大きい第２スクロール流路を通ってタービン翼に排気ガスが吹き付けられる場合にタービン効率の低下を抑制できるターボチャージャの排気タービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る本発明は、シャフトに固定されるハブの周囲に複数のタービン翼を設けて構成されるタービンホイールと、このタービンホイールの外周にスクロール流路を形成するタービンハウジングとを備え、内燃機関より排出される排気ガスがスクロール流路を通ってタービン翼に吹き付けられることでタービンホイールが回転するターボチャージャの排気タービンであって、タービンハウジングは、スクロール流路を軸方向の一方側と他方側とに分割して一方側に容量の小さい第１スクロール流路、他方側に容量の大きい第２スクロール流路を形成し、排気ガスの流れに対向するタービン翼の前端縁をリーディングエッジと呼ぶ時に、タービン翼は、第１スクロール流路に対応してリーディングエッジでの羽根高さが小さく形成される短羽根と、第１スクロール流路と第２スクロール流路とに対応してリーディングエッジでの羽根高さが大きく形成される長羽根とを有すると共に、周方向に隣り合う長羽根同士の間にそれぞれ少なくとも１枚の短羽根が配置されることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成では、第１、第２スクロール流路が共にタービン翼のリーディングエッジに対応して設けられるので、従来技術（特許文献１）の構成と比較して、第２スクロール流路に対応するタービンホイールの翼間流路を長く形成できる。これにより、第２スクロール流路を通ってタービン翼に与えられる排気ガスの運動エネルギが大きくなるので、タービン効率が向上する。
なお、リーディングエッジでの羽根高さとは、ハブに対するタービン翼の付け根側から反付け根側までの軸方向長さである。よって、本発明の短羽根は、リーディングエッジでのハブに対する付け根側から反付け根側までの軸方向長さ（羽根高さ）が小さく形成されて第１スクロール流路に対応している。一方、長羽根は、リーディングエッジでのハブに対する付け根側から反付け根側までの軸方向長さ（羽根高さ）が短羽根より大きく形成されて第１スクロール流路と第２スクロール流路の両方に対応している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る排気タービンの断面図である。
【図２】実施例１に係るタービンホイールの斜視図である。
【図３】実施例１に係るタービンホイールの軸方向平面図である。
【図４】ターボチャージャを含むエンジンの吸排気系を示す全体構成図である。
【図５】実施例２に係るタービンホイールの軸方向平面図である。
【図６】実施例３に係る排気タービンの断面図である。
【図７】実施例３に係る排気タービンの断面図である。
【図８】実施例４に係る排気タービンの断面図である。
【図９】実施例５に係る排気タービンの断面図である。
【図１０】実施例５に係る排気タービンの断面図である。
【図１１】実施例６に係る排気タービンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
〔実施例１〕
実施例１のターボチャージャ１は、図４に示すように、エンジン２の排気経路において排気マニホールド３の下流側に配設される排気タービン４と、エンジン２の吸気経路において吸気マニホールド５の上流側に配設される吸気コンプレッサ６とを備える。
排気タービン４は、排気マニホールド３を通じて排気ガスを導入するタービンハウジング７と、このタービンハウジング７の内部に収容されて排気ガスの運動エネルギを回転力に変換するタービンホイール８とを有する。なお、タービンホイール８は、半径方向の外周より流入する排気ガスを軸方向へ吐出するラジアルタービンである。
排気タービン４より下流側の排気経路には、排気ガスに含まれる有害物質を除去する排気浄化装置９および消音装置１０であるマフラーなどが配置される。
【００１１】
この排気タービン４には、タービンホイール８に流入する排気ガス流量を調整できるウェイストゲート機構が設けられる。ウェイストゲート機構は、例えば、タービンハウジング７の排気上流側と排気下流側とを連通してタービンホイール８をバイパスする排気バイパス通路１１と、この排気バイパス通路１１を開閉できるウェイストゲートバルブ１２とを有する。ウェイストゲートバルブ１２は、エンジン２に送り込まれる空気の圧力（過給圧）が一定値以上になると開弁する。ウェイストゲートバルブ１２が開弁すると、排気ガスの一部が排気バイパス通路１１を通ってタービンホイール８の下流側へ流れるため、タービンホイール８に当たる排気ガス流量が減少することで過給圧をコントロールできる。なお、ウェイストゲート機構は、タービンハウジング７に排気バイパス通路１１を形成してウェイストゲートバルブ１２を組み込んだ内蔵型、あるいは排気タービン４とは独立して構成する外付け型でも良い。
【００１２】
吸気コンプレッサ６は、タービンシャフト１３を介してタービンホイール８に連結されるコンプレッサホイール１４と、このコンプレッサホイール１４を内部に収容するコンプレッサハウジング１５とを有する。この吸気コンプレッサ６は、タービンホイール８の回転によってコンプレッサホイール１４が回転することにより、コンプレッサハウジング１５に導入される空気を圧縮して強制的にエンジン２に送り込む。
吸気コンプレッサ６より上流側の吸気経路には、エンジン２が吸入する空気をろ過するエアクリーナ１６が設けられる。一方、吸気コンプレッサ６より下流側の吸気経路には、吸気コンプレッサ６で圧縮された空気を冷却するインタークーラ１７が配設され、インタークーラ１７より下流側に吸気量を調節する電子スロットル装置１８などが配設される。
【００１３】
続いて、本発明に係る排気タービン４の特徴を説明する。
タービンハウジング７は、タービンホイール８の外周に渦巻き状のスクロール流路１９を形成し、図１に示すように、スクロール流路１９が隔壁７ａによって軸方向（図示左右方向）の一方側と他方側とに分割されている。隔壁７ａによって分割されたスクロール流路１９の一方側を第１スクロール流路１９ａ、他方側を第２スクロール流路１９ｂと呼ぶ時に、第１スクロール流路１９ａの方が第２スクロール流路１９ｂより容量が小さく形成される。なお、軸方向の一方側とは、タービンホイール８より排気ガスが流出する方向と反対側（図示左側）であり、軸方向の他方側とは、排気ガスが流出する方向と同じ側（図示右側）を言う。
【００１４】
第２スクロール流路１９ｂの入口には、第２スクロール流路１９ｂに導入される排気ガス流量を調整することで排気タービン４の容量を可変する可変容量バルブ２０（図４参照）が配設される。この可変容量バルブ２０は、エンジンの運転状態に応じてバルブ開度が制御される。例えば、低速低負荷運転時にバルブ開度が小さく、高速高負荷運転時にバルブ開度が大きく制御される。可変容量バルブ２０が閉弁して第２スクロール流路１９ｂの入口を閉じると、エンジンより排出される排気ガスが第１スクロール流路１９ａにのみ導入され、可変容量バルブ２０が開弁して第２スクロール流路１９ｂの入口を開くと、第１スクロール流路１９ａと第２スクロール流路１９ｂの両方に排気ガスが導入される。
【００１５】
タービンホイール８は、図１に示すように、タービンシャフト１３（図４参照）に固定されるハブ２１と、このハブ２１の周囲に設けられる複数枚のタービン翼２２とで構成される。なお、図１に示すタービン翼２２は、タービンホイール８の軸中心に沿って切った断面に回転投影した子午面形状を表示している。
ハブ２１は、タービンホイール８に対する排気ガスの入口側から出口側へ向かって、タービンホイール８の軸中心と直交する半径方向の高さであるハブ半径が二次曲線的に減少するように設けられる。つまり、タービン翼２２が設けられるハブ２１の表面は、排気ガスの入口側から出口側へ向かって軸中心側へ湾曲する凹曲面となっている。
タービン翼２２は、排気ガスの流れ方向に対する前端縁での羽根高さが異なる短羽根２３と長羽根２４とを有し、図２および図３に示すように、短羽根２３と長羽根２４とが周方向に交互に等間隔に配置されている。
【００１６】
ここで、図１に示すタービン翼２２の前端縁をリーディングエッジＬＥと呼び、後端縁をトレーリングエッジＴＥと呼ぶ。
短羽根２３のリーディングエッジＬＥと長羽根２４のリーディングエッジＬＥは、図２に示すように、タービンホイール８の軸中心から半径方向の距離が同一の位置に設定される。言い換えると、短羽根２３および長羽根２４のリーディングエッジＬＥは、タービンホイール８の同一半径上に存在する。
リーディングエッジＬＥでの羽根高さとは、先に説明したように、ハブ２１に対するタービン翼２２の付け根側から反付け根側までの軸方向長さであり、短羽根２３より長羽根２４の方がリーディングエッジＬＥでの羽根高さが大きく形成される。以下、リーディングエッジＬＥでのハブ２１に対するタービン翼２２の付け根側をハブ側と呼び、反付け根側を反ハブ側と呼ぶ。
【００１７】
短羽根２３のリーディングエッジＬＥでの羽根高さは、軸方向に対する第１スクロール流路１９ａの出口幅と略同一寸法を有する。つまり、リーディングエッジＬＥでの短羽根２３の反ハブ側の端部は、図１に示すように、タービンホイール８の径方向外周に対向する隔壁７ａの先端部の軸方向位置と略同位置にある。一方、長羽根２４のリーディングエッジＬＥでの羽根高さは、軸方向に対する第１スクロール流路１９ａの出口幅と第２スクロール流路１９ｂの出口幅とを合わせたスクロール流路１９全体の出口幅と略同一寸法を有する。
また、短羽根２３のリーディングエッジＬＥでの反ハブ側の端部とトレーリングエッジＴＥでの反ハブ側の端部とを結ぶ稜線をシュラウド側エッジＳＥと呼ぶ時に、短羽根２３のシュラウド側エッジＳＥは、ハブ２１の表面と同様に二次曲線的に湾曲して形成される。
【００１８】
さらに、短羽根２３は、排気ガスの流れ方向に沿ったリーディングエッジＬＥからトレーリングエッジＴＥまでの羽根長さが長羽根２４の羽根長さより短く形成される。一例として、短羽根２３の羽根長さが長羽根２４の羽根長さの１／２程度である。なお、短羽根２３の羽根長さと比較する長羽根２４の羽根長さは、両者の羽根高さが同一の部分であることは言うまでもない。先に述べたように、短羽根２３のリーディングエッジＬＥと長羽根２４のリーディングエッジＬＥは、タービンホイール８の軸中心から半径方向の距離が同一の位置に設定されるので、短羽根２３の羽根長さが長羽根２４の羽根長さより短いということは、図１に示すように、短羽根２３のトレーリングエッジＴＥが長羽根２４のトレーリングエッジＴＥより排気ガス流れの上流側に位置していることである。
また、長羽根２４は短羽根２３の全体形状を含んで形成される。すなわち、タービンホイール８の回転方向に長羽根２４と短羽根２３とを重ね合わせて見た時に、長羽根２４において短羽根２３と重なる部分の形状が短羽根２３と同一形状に設けられている（図２参照）。
【００１９】
〔実施例１の作用及び効果〕
１）実施例１の排気タービン４は、第２スクロール流路１９ｂの出口が長羽根２４のリーディングエッジＬＥ（但し、短羽根２３の羽根高さより高い範囲）に対応して設けられている。このため、第２スクロール流路１９ｂを通ってタービン翼２２に吹き付けられる排気ガスは、長羽根２４のリーディングエッジＬＥからトレーリングエッジＴＥまでの翼間流路を流れる。なお、翼間流路とは、周方向に隣り合うタービン翼２２同士の間に形成される排気ガス流路を言う。
上記の構成によれば、特許文献１に記載された従来構成と比較して第２スクロール流路１９ｂに対応するタービンホイール８の翼間流路を長く形成できるので、排気ガスの運動エネルギを回転力に変換するタービン効率が向上する。
【００２０】
２）第２スクロール流路１９ｂの出口は、図１に示すように、タービンホイール８に対して第１スクロール流路１９ａの出口と同一方向を向いて開口している。よって、第１スクロール流路１９ａを通ってタービン翼２２に吹き付けられる排気ガスに対し、第２スクロール流路１９ｂを通ってタービン翼２２に吹き付けられる排気ガスが大きな角度で衝突することはない。これにより、タービンホイール８内での排気ガス流れの乱れを抑制できるので、タービン効率の向上に寄与する。
３）タービン翼２２は、リーディングエッジＬＥでの羽根高さが小さい短羽根２３とリーディングエッジＬＥでの羽根高さが大きい長羽根２４とを交互に配置して構成されるので、タービンホイール８の入口側では軸方向ハブ側の羽根枚数が増加する。つまり、第１スクロール流路１９ａに対応するタービン翼２２の軸方向ハブ側では、短羽根２３と長羽根２４とが交互に配置されるため、長羽根２４のみ配置される軸方向反ハブ側と比較して羽根枚数が２倍になる。その結果、第１スクロール流路１９ａを通ってタービンホイール８に排気ガスが吹き付けられる際に、タービン翼２２に加わる負荷分布を減少させることができる。
【００２１】
４）排気ガスの流れ方向に沿った短羽根２３の羽根長さは、長羽根２４の羽根長さより短く、短羽根２３のトレーリングエッジＴＥが長羽根２４のトレーリングエッジＴＥより上流側に位置している。つまり、短羽根２３のトレーリングエッジＴＥより下流側では羽根枚数が少なく長羽根２４のみとなる。この場合、羽根枚数が少なくなる分、翼間流路の断面積が大きくなり、より多くの排気ガスを流すことができるので、チョークが発生し難くなる。
５）短羽根２３は長羽根２４と比較して羽根高さが小さい（低い）ので、ハブ２１に対する短羽根２３の付け根に掛かる応力が小さくなる。これにより、長羽根２４と比べて短羽根２３の翼厚分布を薄くできるため、タービン翼２２の重量を低減できる。その結果、イナーシャが小さく応答性に優れた排気タービン４を提供できる。
【００２２】
６）実施例１のタービンホイール８は、短羽根２３と長羽根２４とが交互に等間隔に配置され、且つ、短羽根２３の全体形状が長羽根２４のハブ側に含まれている。但し、上記のように長羽根２４と比べて短羽根２３の翼厚分布が薄くなっている。
この構成によれば、長羽根２４に短羽根２３の全体形状が含まれていない構成と比較した場合に、タービンホイール８の回転時に生じる圧力脈動を小さくできる。その結果、スクロール流路１９の排気ガス導入側と巻き終わり側との境界部であるスクロール舌部（図示せず）に生じる振動を小さくでき、その振動により発生する騒音を低減できる。
【００２３】
以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および同一構成を示すものは、実施例１と同一符号を付与して重複する説明を省略する。
〔実施例２〕
実施例２は、図５に示すように、長羽根２４と長羽根２４との間に複数枚（図５では２枚）の短羽根２３を等間隔に配置した事例である。
この場合、長羽根２４と長羽根２４との間に配置する短羽根２３の枚数を１枚に限定するのではなく、例えば、第１スクロール流路１９ａの容量に応じて短羽根２３の枚数を適宜に設定できる。言い換えると、第１スクロール流路１９ａの容量と第２スクロール流路１９ｂの容量とに応じて短羽根２３と長羽根２４の枚数を最適化することが可能である。
【００２４】
〔実施例３〕
実施例３は、図６に示すように、短羽根２３のシュラウド側エッジＳＥに沿って仕切り板２５を設けた事例である。この仕切り板２５は、第１スクロール流路１９ａを通ってタービン翼２２に吹き付けられる一方側の排気ガスと、第２スクロール流路１９ｂを通ってタービン翼２２に吹き付けられる他方側の排気ガスとが互いに独立した流れとなるように設けられる。これにより、一方側の排気ガスと他方側の排気ガスとの干渉を低減でき、且つ、一方側と他方側との間で排気ガスが拡散することを抑制できるのでタービン効率が向上する。また、仕切り板２５を設けることで、タービン翼２２に対する補強リブの効果を期待できる。
なお、図６に示す仕切り板２５の下流端は、短羽根２３のトレーリングエッジＴＥで終わっているが、図７に示すように、長羽根２４のトレーリングエッジＴＥまで延設しても良い。
【００２５】
〔実施例４〕
実施例４は、実施例１と比較して短羽根２３の羽根高さを大きくした事例である。
実施例１では、リーディングエッジＬＥでの短羽根２３の反ハブ側の端部が隔壁端部（隔壁７ａの先端部）の軸方向位置と略同位置にあるが、実施例４では、図８に示すように、短羽根２３の反ハブ側の端部が隔壁端部を越えて第２スクロール流路１９ｂの出口側まで延設されている。すなわち、リーディングエッジＬＥでの短羽根２３の羽根高さが第１スクロール流路１９ａの出口幅より大きく設定されている。
実施例１に記載した可変容量バルブ２０を閉弁する（第２スクロール流路１９ｂの入口を閉じる）と、第１スクロール流路１９ａにのみ排気ガスが導入される。この場合、第１スクロール流路１９ａの出口より流出する排気ガスが第２スクロール流路１９ｂの出口側へ拡がる傾向があるため、それに対応して短羽根２３の羽根高さを大きく設定することにより、効率良く排気ガスの運動エネルギを短羽根２３に与えることが可能である。
【００２６】
〔実施例５〕
実施例５は、子午面形状で示される短羽根２３のシュラウド側エッジＳＥを直線状に形成した事例である。言い換えると、短羽根２３の羽根高さがタービンホイール８の入口側から出口側へ向かって次第に小さくなるように形成されている。
図９に示す短羽根２３は、入口側であるリーディングエッジＬＥの反ハブ側の端部から出口側であるハブ付け根位置までシュラウド側エッジＳＥを直線状に形成した一例である。
図１０に示す短羽根２３は、出口側に羽根高さを残した状態でシュラウド側エッジＳＥを直線状に形成した一例である。
【００２７】
なお、図９および図１０に示す事例は、短羽根２３のシュラウド側エッジＳＥをタービンホイール８の軸中心と直交する半径方向に沿って形成しているが、半径方向に対して多少の傾きを有して形成することもできる。つまり、シュラウド側エッジＳＥの出口側の端部が入口側の端部（リーディングエッジＬＥの反ハブ側の端部）より軸方向の一方側または他方側にずれていても良い。
この実施例５の構成では、短羽根２３の羽根高さが入口側から出口側へ向かって次第に小さく形成されるので、短羽根２３をより軽量化できる。その結果、タービンホイール８全体の軽量化を図ることができ、且つハブ２１に対する短羽根２３の付け根に掛かる応力の低減にも寄与する。
【００２８】
〔実施例６〕
実施例６は、タービン翼２２の第１スクロール流路１９ａに対応する部位と第２スクロール流路１９ｂに対応する部位とでタービン半径が異なる事例である。タービン半径とは、タービンホイール８の軸中心（図１１に一点鎖線で示す位置）からタービン翼２２の入口であるリーディングエッジＬＥまでの距離を言う。
以下、実施例６の具体的な構成を図１１に示す。
長羽根２４は、第１スクロール流路１９ａに対応する軸方向の一方側でタービン半径が大きく形成され、第２スクロール流路１９ｂに対応する軸方向の他方側でタービン半径が小さく形成される。また、短羽根２３は、長羽根２４の軸方向の一方側と同一のタービン半径を有する。
【００２９】
つまり、タービン翼２２の第１スクロール流路１９ａに対応する部位のタービン半径をｒ１、第２スクロール流路１９ｂに対応する部位のタービン半径をｒ２とすると、図１１に示すように、ｒ１＞ｒ２の関係が成立している。
このような構成とすることで、第１スクロール流路１９ａに対応する軸方向の一方側と第２スクロール流路１９ｂに対応する軸方向の他方側とで、タービン翼２２の入口における排気ガスの相対流入角度を相互に近づけることができる。その結果、乱流もしくはチョークの発生を前述の各実施例よりも更に抑制でき、タービンホイール８内での剥離損失が抑えられるので、タービン効率を高めることができる。
【００３０】
〔変形例〕
本発明は、第１スクロール流路１９ａの出口および第２スクロール流路１９ｂの出口にそれぞれ複数のノズルベーンを周方向に配置した固定ノズルを有する構成にも適用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１    ターボチャージャ
２    エンジン（内燃機関）
４    排気タービン
７    タービンハウジング
７ａ  隔壁
８    タービンホイール
１３    タービンシャフト
１９    スクロール流路
１９ａ  第１スクロール流路
１９ｂ  第２スクロール流路
２１    ハブ
２２    タービン翼
２３    短羽根
２４    長羽根
ＬＥ    タービン翼のリーディングエッジ
【図１】
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【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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