(57)【要約】少なくとも一実施形態に係るタービン動翼は、回転軸に連結されて軸線の周りに回転されるタービン動翼であって、前記軸線に沿った断面において、前記軸線に対して傾斜するハブ面を有するハブと、前記ハブ面に設けられた複数の動翼と、備え、隣り合う２つの前記動翼の翼間距離が最も小さくなるスロート部において、ある径方向位置における前記翼間距離Ｌｔを当該径方向位置における前記軸線からの距離ｒで除した値（Ｌｔ／ｒ）は、前記動翼のスパン方向において、ハブ側の基端部の位置をゼロとし、前記ハブ側とは反対側の先端部の位置を１としたときの無次元スパン長さが０．２以上０．６５以下の範囲の位置において最大値をとる。
2020110257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結されて軸線の周りに回転されるタービン動翼であって、
前記軸線に沿った断面において、前記軸線に対して傾斜するハブ面を有するハブと、
前記ハブ面に設けられた複数の動翼と、
を備え、
隣り合う２つの前記動翼の翼間距離が最も小さくなるスロート部において、ある径方向位置における前記翼間距離Ｌｔを当該径方向位置における前記軸線からの距離ｒで除した値（Ｌｔ／ｒ）は、前記動翼のスパン方向において、ハブ側の基端部の位置をゼロとし、前記ハブ側とは反対側の先端部の位置を１としたときの無次元スパン長さが０．２以上０．６５以下の範囲の位置において最大値をとる
タービン動翼。
【請求項２】
回転軸に連結されて軸線の周りに回転されるタービン動翼であって、
前記軸線に沿った断面において、前記軸線に対して傾斜するハブ面を有するハブと、
前記ハブ面に設けられた複数の動翼と、
を備え、
前記動翼の後縁の先端側の端部における翼角β（度）と、該端部における前記タービン動翼の直径Ｄと、前記動翼の枚数ｎ（枚）とによって、ｌを次の（１）式で表す値とし、
ｌ＝Ｄ×ｓｉｎ｛３６０／（ｎ×２）｝×ｓｉｎβ      ・・・（１）
前記ｌを前記端部と前記動翼の前縁における前記先端側の端部との距離Ｌで除した値（ｌ／Ｌ）は、０．３以上０．６５以下である
タービン動翼。
【請求項３】
前記複数の動翼は、後縁と、前記後縁からコード方向に沿って規定の長さだけ前縁側に遡った位置との間の範囲内で、前記コード方向の位置によらず翼角が一定となる領域を有する
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
【請求項４】
前記動翼の枚数は、１２枚以下である
請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン動翼。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のタービン動翼と、
前記タービン動翼を回転自在に収容するケーシングと、
を備えるタービン。
【請求項６】
前記タービン動翼への作動流体の流れを調整する可変ノズル機構
をさらに備える
請求項５に記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービン動翼及びタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に用いられるエンジンにおいて、エンジンの出力を向上させるために、エンジンの排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、回転軸を介してタービンと直結させた遠心圧縮機で吸入空気を圧縮してエンジンに供給する排気ターボ過給機が広く知られている。
このような排気ターボ過給機に用いられるタービンとしては、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０１８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のタービンは、例えば、特許文献１に示されるように、ハブの外周に放射状に複数の翼が配置されている。
自動車等に用いられる排気ターボ過給機は、比較的小型のものであり、作動範囲が広く、回転数が高い。そのため、このような排気ターボ過給機に用いられるタービンでは、翼の厚さをハブ側で厚くする必要がある。その結果、翼間の距離が狭くなるので、翼の枚数を増やすことが難しい。また、自動車等に用いられる排気ターボ過給機のタービンは、過渡応答性が良好であることが求められる。そのため、慣性モーメントを抑制するために翼の枚数を抑制する傾向にある。
翼の枚数を減らすと、隣り合う２つの翼の翼間距離が広がり、翼間距離が最も小さくなるスロート部においても翼間距離も広がる。【０００５】
半径流入式タービンでは、翼の先端側（チップ側）で損失が大きくなる傾向にある。そのため、スロート部のチップ側における翼間距離が広がると、チップ側における作動流体（排気ガス）の流量が増え、損失が大きくなってしまう。【０００６】
ここで、スロート部は、隣り合う２つの動翼のうち一方の動翼における、あるコード方向の位置（以下、第１位置とも呼ぶ）と、他方の動翼における、あるコード方向の位置（以下、第２位置とも呼ぶ）との間に形成される。
上述したように翼の枚数を抑制すると、スロート部を形成する一方の動翼の第１位置と、他方の動翼の第２位置とで、コード方向の位置の差が広がる傾向がある。一般的には、コード方向の位置によって翼角が異なるため、上述したように翼の枚数を抑制すると、第１位置と第２位置とのコード方向の位置の差が広がって、第１位置における翼角と第２位置における翼角との差、すなわち、スロート部における一方の動翼の翼角と他方の動翼の翼角との差が広がる傾向がある。【０００７】
このように、スロート部における一方の動翼の翼角と他方の動翼の翼角との差が広がると、翼の枚数が減って隣り合う２つの動翼の翼間距離が広がること以上にスロート部における翼間距離が広がることとなる。
そのため、翼の枚数を減らすと、チップ側における作動流体（排気ガス）の流量がより増えることとなり、損失がより大きくなってしまうこととなる。【０００８】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、スロート部のチップ側における翼間距離を抑制することでタービンにおける損失を抑制することを目的とする。
【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動翼は、
回転軸に連結されて軸線の周りに回転されるタービン動翼であって、
前記軸線に沿った断面において、前記軸線に対して傾斜するハブ面を有するハブと、
前記ハブ面に設けられた複数の動翼と、
を備え、
隣り合う２つの前記動翼の翼間距離が最も小さくなるスロート部において、ある径方向位置における前記翼間距離Ｌｔを当該径方向位置における前記軸線からの距離ｒで除した値（Ｌｔ／ｒ）は、前記動翼のスパン方向において、ハブ側の基端部の位置をゼロとし、前記ハブ側とは反対側の先端部の位置を１としたときの無次元スパン長さが０．２以上０．６５以下の範囲の位置において最大値をとる。【００１０】
上記（１）の構成によれば、無次元スパン長さが０．２以上０．６５以下の範囲の位置においてスロート部における上述したＬｔ／ｒの値が最大となるようにすることで、無次元スパン長さが０．６５を超える位置においてＬｔ／ｒの値が最大となる場合と比べて、チップ側における作動流体（排気ガス）の流量を抑制できる。したがって、上記（１）の構成によれば、タービンにおける損失を抑制できる。【００１１】
（２）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン動翼は、
回転軸に連結されて軸線の周りに回転されるタービン動翼であって、
前記軸線に沿った断面において、前記軸線に対して傾斜するハブ面を有するハブと、
前記ハブ面に設けられた複数の動翼と、
を備え、
前記動翼の後縁の先端側の端部における翼角β（度）と、該端部における前記タービン動翼の直径Ｄと、前記動翼の枚数ｎ（枚）とによって、ｌを次の（１）式で表す値とし、
ｌ＝Ｄ×ｓｉｎ｛３６０／（ｎ×２）｝×ｓｉｎβ      ・・・（１）
前記ｌを前記端部と前記動翼の前縁における前記先端側の端部との距離Ｌで除した値（ｌ／Ｌ）は、０．３以上０．６５以下である。【００１２】
上記（２）の構成において、ｌは、次に述べる直線上の２点間の距離に該当する。ここで、該直線は、動翼を径方向外側から見たときに、動翼の後縁の先端側の端部を通り、且つ、該端部における翼角と同じ角度で延在する直線である。そして、該２点のうちの一方の点は、該端部であり、他方の点は、該動翼の背側（負圧面側）で隣り合う動翼の後縁の先端側の端部から該直線に向かう垂線と該直線との交点である。
上記（２）の構成において、ｌ／Ｌで表される値が小さくなることは、スロート部の形成位置が後縁に近づくことを意味している。
したがって、上記（２）の構成によれば、ｌ／Ｌで表される値が０．３以上０．６５以下であるので、該値が０．６５を超える場合と比べて、スロート部の形成位置を後縁に近づけることができる。スロート部の形成位置が後縁に近づくことで、スロート部を形成する一方の動翼の第１位置と、他方の動翼の第２位置とのコード方向の位置の差が小さくなる。そのため、第１位置における翼角と第２位置における翼角との差、すなわち、スロート部における一方の動翼の翼角と他方の動翼の翼角との差が縮まることで、スロート部における翼間距離の拡大が抑制される。
したがって、上記（２）の構成によれば、チップ側における作動流体（排気ガス）の流量を抑制できるので、タービンにおける損失を抑制できる。【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記複数の動翼は、後縁と、前記後縁からコード方向に沿って規定の長さだけ前縁側に遡った位置との間の範囲内で、前記コード方向の位置によらず翼角が一定となる領域を有する。【００１４】
スロート部が動翼の後縁の近くに形成される場合、上記構成（３）のように、後縁と、後縁からコード方向に沿って規定の長さだけ前縁側に遡った位置との間の範囲内で、コード方向の位置によらず翼角が一定となる領域を設けると、該領域を設けなかった場合と比べて、スロート部における一方の動翼の翼角と他方の動翼の翼角との差を縮めることができる。したがって、上記（３）の構成によれば、スロート部における翼間距離の拡大を抑制してチップ側における作動流体（排気ガス）の流量を抑制できるので、タービンにおける損失を抑制できる。【００１５】
（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、前記動翼の枚数は、１２枚以下である。【００１６】
上述したように、翼の枚数を減らすと、隣り合う２つの翼の翼間距離が広がり、翼間距離が最も小さくなるスロート部においても翼間距離が広がる。また、翼枚数が少ないほど、動翼１枚当たりの負荷が増え、作動ガスの流量も増えるので、チップ側での漏れの流れの影響が相対的に大きくなる。
その点、上記（４）の構成によれば、上記（１）乃至（３）の何れかの構成を有するとともに、１２枚以下という比較的少ない枚数の動翼を有するタービンであるので、上記（１）乃至（３）の何れかの構成による損失の抑制効果が一層際立つ。【００１７】
（５）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
上記構成（１）乃至（４）の何れかのタービン動翼と、
前記タービン動翼を回転自在に収容するケーシングと、
を備える。【００１８】
上記（５）の構成によれば、上記（１）乃至（４）の何れかのタービン動翼を有するので、タービンにおける損失を抑制できる。【００１９】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記タービン動翼への作動流体の流れを調整する可変ノズル機構
をさらに備える。【００２０】
上記可変ノズル機構を有する可変容量型のタービンでは、可変容量型ではないタービンと比べて、作動流体の流量の範囲が広く、翼の枚数が少ない傾向にある。
その点、上記（６）の構成によれば、上記（１）乃至（４）の何れかのタービン動翼を有するので、タービンにおける損失の抑制効果が一層際立つ。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、タービンにおける損失を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】幾つかの実施形態に係るターボチャージャの一例を示す断面図である。
【図２】幾つかの実施形態に係るタービン動翼の外観の斜視図である。
【図３】動翼の先端部の周方向展開図であり、タービン動翼の軸線を中心とする角度位置を横軸にとり、タービン動翼の軸線に沿った高さ位置を縦軸にとった図である。
【図４】従来のタービン動翼のスロート部における翼間距離と、幾つかの実施形態に係るタービン動翼のスロート部における翼間距離とを比較した図である。
【図５】動翼の先端部の周方向展開図であり、タービン動翼の軸線を中心とする角度位置を横軸にとり、タービン動翼の軸線に沿った高さ位置を縦軸にとった図である。
【図６】従来のタービン動翼におけるＬｔ／ｒの値と、幾つかの実施形態に係るタービン動翼におけるＬｔ／ｒの値とを比較した図である。
【図７】動翼の先端部の周方向展開図であり、タービン動翼の軸線を中心とする角度位置を横軸にとり、タービン動翼の軸線に沿った高さ位置を縦軸にとった図である。
【図８】可変ノズル機構を備えた一実施形態に係る可変容量タービンを示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、幾つかの実施形態に係るターボチャージャ１の一例を示す断面図である。
幾つかの実施形態に係るターボチャージャ１は、例えば自動車などの車両に搭載されるエンジンの吸気を過給するための排気ターボ過給機である。
ターボチャージャ１は、ロータシャフト２を回転軸として連結されたタービンホイール（タービン動翼）３及びコンプレッサホイール４と、タービン動翼３を回転自在に収容するケーシング（タービンハウジング）５と、コンプレッサホイール４を回転自在に収容するコンプレッサハウジング６とを有する。また、タービンハウジング５は、スクロール７を有する。コンプレッサハウジング６は、スクロール８を有する。
また、タービンハウジング５のタービン動翼３の外周側には、タービン動翼３を覆うようにシュラウド９が形成されている。幾つかの実施形態に係るタービン３０は、タービン動翼３と、ケーシング５とを備える。
【００２５】
図２は、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３の外観の斜視図である。
幾つかの実施形態に係るタービン動翼３は、ロータシャフト（回転軸）２に連結されて軸線ＡＸの周りに回転されるタービン動翼である。幾つかの実施形態に係るタービン動翼３は、軸線ＡＸに沿った断面において、軸線ＡＸに対して傾斜するハブ面３２を有するハブ３１と、ハブ面３２に設けられた複数の動翼３３とを有する。なお、図２に示したタービン動翼３はラジアルタービンであるが、斜流タービンであってもよい。図２において、矢印Ｒはタービン動翼３の回転方向を示す。動翼３３は、タービン動翼３の周方向に間隔をあけて複数設けられる。
【００２６】
このように構成されるターボチャージャ１では、作動流体である排気ガスは、タービン動翼３の前縁３６から後縁３７に向かって流れる。
【００２７】
ターボチャージャ１のように、自動車等に用いられる排気ターボ過給機は、比較的小型のものであり、作動範囲が広く、回転数が高い。そのため、タービン動翼３において、動翼３３の厚さをハブ３１側で厚くする必要がある。その結果、翼間の距離が狭くなるので、動翼３３の枚数を増やすことが難しい。また、自動車等に用いられる排気ターボ過給機のタービンは、過渡応答性が良好であることが求められる。そのため、慣性モーメントを抑制するために動翼３３の枚数を抑制する傾向にある。
動翼３３の枚数を減らすと、隣り合う２つの動翼３３の翼間距離が広がり、翼間距離が最も小さくなるスロート部においても翼間距離も広がる。
【００２８】
タービン動翼３のような半径流入式タービンでは、タービン動翼３の先端部（チップ）３４側で損失が大きくなる傾向にある。そのため、スロート部のチップ３４側における翼間距離が広がると、チップ３４側における作動流体（排気ガス）の流量が増え、損失が大きくなってしまう。
【００２９】
ここで、スロート部は、隣り合う２つの動翼のうち一方の動翼における、あるコード方向の位置（以下、第１位置とも呼ぶ）と、他方の動翼における、あるコード方向の位置（以下、第２位置とも呼ぶ）との間に形成される。なお、コード方向とは、翼における前縁と後縁とを結ぶ線分に沿った方向のことである。
すなわち、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、例えば図２に示すように、隣接する２つの動翼３３のうちの一方の動翼３３Ａの圧力面３８と、他方の動翼３３Ｂの負圧面３９との間には、翼間流路４０が形成される。そして、翼間流路４０は、翼間距離が最も小さくなるスロート部４１を有している。図２において、スロート部４１は、二点鎖線のハッチングを施した領域である。幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、スロート部４１は、隣接する２つの動翼３３のうちの一方の動翼３３Ａの後縁３７と、他方の動翼３３Ｂの負圧面３９との間に画定される。幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、上記第１位置が一方の動翼３３Ａの後縁３７上に存在し、上記第２位置が他方の動翼３３Ｂの負圧面３９上に存在する。
【００３０】
図３は、動翼３３の先端部３４の周方向展開図であり、タービン動翼３の軸線ＡＸを中心とする角度位置を横軸にとり、タービン動翼３の軸線ＡＸに沿った高さ位置を縦軸にとった図である。なお、図３において、動翼３３は、動翼３３の圧力面３８と負圧面３９の中間点を結ぶキャンバラインに沿った線として模式的に示している。
動翼３３の枚数を抑制すると、図３に示すように、スロート部４１（図２参照）を形成する一方の動翼３３Ａの第１位置Ｐ１と、他方の動翼３３Ｂの第２位置Ｐ２とで、コード方向の位置の差が広がる傾向がある。
例えば、図３に示すように、一方の動翼３３Ａを破線で示した角度位置から矢印ａで示すように実線で示した角度位置まで、他方の動翼３３Ｂから遠ざかる方向に移動させると、上記第１位置Ｐ１は、一方の動翼３３Ａの後縁３７上に存在することとなるが、上記第２位置Ｐ２は、他方の動翼３３Ｂの負圧面３９において、矢印ｂで示すように前縁３６側へ移動する。
【００３１】
一般的には、コード方向の位置によって翼角βが異なるため、上述したように動翼３３の枚数を抑制すると、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とのコード方向の位置の差が広がって、第１位置Ｐ１における翼角βと第２位置Ｐ２における翼角βとの差、すなわち、スロート部４１における一方の動翼３３Ａの翼角βと他方の動翼３３Ｂの翼角βとの差が広がる傾向がある。
なお、翼角βとは、動翼３３のある位置において、径方向外側から見たときの軸線ＡＸ方向とキャンバラインとがなす角度βである。
【００３２】
このように、スロート部４１における一方の動翼３３Ａの翼角βと他方の動翼３３Ｂの翼角βとの差が広がると、動翼３３の枚数が減って隣り合う２つの動翼３３の翼間距離が広がること以上にスロート部４１における翼間距離Ｌｔが広がることとなる。
そのため、動翼３３の枚数を減らすと、先端（チップ）３４側における作動流体（排気ガス）の流量がより増えることとなり、損失がより大きくなってしまうこととなる。
【００３３】
そこで、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、後縁３７の近傍においてコード方向の位置の変化量に対する翼角βの変化量が十分に小さくなるように動翼３３の形状を設定した。
すなわち、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３の各動翼３３において、例えば図２に示すように、後縁３７と、後縁３７からコード方向に沿って規定の長さだけ前縁３６側に遡った位置５１との間の範囲を範囲ＲＡとする。幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、後述する条件を満たすように範囲ＲＡの形状を設定した。
このように、後述する条件を満たすように範囲ＲＡの形状を設定して、後縁３７の近傍においてコード方向の位置の変化量に対する翼角βの変化量が十分に小さくなるように動翼３３の形状を設定することで、動翼３３の枚数を減らすことで隣り合う２つの動翼３３の翼間距離が広がっても、動翼３３の翼間距離が広がること以上にスロート部４１における翼間距離Ｌｔが広がることを抑制できる。
【００３４】
図４は、従来のタービン動翼のスロート部における翼間距離と、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３のスロート部４１における翼間距離Ｌｔとを比較した図である。図４において、縦軸は、スロート部における翼間距離を示し、横軸は、軸線ＡＸからの距離ｒを示している。図４における矩形のプロットは、従来のタービン動翼のスロート部における翼間距離を表し、三角のプロットは、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３のスロート部４１における翼間距離Ｌｔを表している。
【００３５】
なお、図４に係る従来のタービン動翼は、例えば図２に示したタービン動翼３のうち、上述した範囲ＲＡが切り欠かれた形状を有する動翼を備えている。換言すると、図４に係るタービン動翼３は、従来のタービン動翼の後縁に上述した範囲ＲＡで示す部分を付加した形状を有する動翼３３を備えている。
【００３６】
図５は、動翼３３の先端部３４の周方向展開図であり、タービン動翼３の軸線ＡＸを中心とする角度位置を横軸にとり、タービン動翼３の軸線ＡＸに沿った高さ位置を縦軸にとった図である。なお、図５において、動翼３３は、動翼３３の圧力面３８と負圧面３９の中間点を結ぶキャンバラインに沿った線として模式的に示している。図５において、動翼３３のうち、破線で示した部分は、従来のタービン動翼における動翼に相当する部分を表し、実線で示した部分は、上述した範囲ＲＡで示す部分である。
図５に示すように、従来の動翼の後縁３７Ｂに上述した範囲ＲＡで示す部分を付加することで、従来のタービン動翼のスロート部における翼間距離Ｌｔ（Ｌｔ２）よりもスロート部４１における翼間距離Ｌｔ（Ｌｔ１）を小さくすることができる。
【００３７】
図４に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、先端部３４において、従来のタービン動翼よりもスロート部４１における翼間距離Ｌｔが小さい。これにより、先端部３４における作動流体（排気ガス）の流量を抑制でき、タービン３０における損失を抑制できる。
また、上述したように、タービン動翼３における動翼３３の形状を、従来のタービン動翼の後縁３７Ｂに上述した範囲ＲＡで示す部分を付加した形状とすることにより、従来のタービン動翼における動翼の形状を大きく変えることなく、タービン３０における損失を抑制できる。これにより、動翼３３の形状の設計に要するコストを低減できる。
【００３８】
以下、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３について、より具体的に説明する。
【００３９】
例えば、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、隣り合う２つの動翼３３の翼間距離が最も小さくなるスロート部４１において、次の条件を満たすように、動翼３３を形成している。すなわち、図２に示すように、スロート部４１において、ある径方向位置Ｐにおける翼間距離Ｌｔを当該径方向位置Ｐにおける軸線ＡＸからの距離ｒで除した値（Ｌｔ／ｒ）を考える。幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、Ｌｔ／ｒは、動翼３３のスパン方向において、ハブ３１側の基端部３５の位置をゼロとし、ハブ３１側とは反対側の先端部３４の位置を１としたときの無次元スパン長さが０．２以上０．６５以下の範囲の位置において最大値をとる。
これにより、無次元スパン長さが０．６５を超える位置においてＬｔ／ｒの値が最大となる場合と比べて、先端部３４側における作動流体（排気ガス）の流量を抑制できる。したがって、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３によれば、タービン３０における損失を抑制できる。
すなわち、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３を有するタービン３０では、損失を抑制できる。
【００４０】
図６は、従来のタービン動翼におけるＬｔ／ｒの値と、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３におけるＬｔ／ｒの値とを比較した図である。図６において、縦軸は、Ｌｔ／ｒの値を示し、横軸は、無次元スパン長さを示している。図６における矩形のプロットは、従来のタービン動翼におけるＬｔ／ｒの値を表し、三角のプロットは、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３におけるＬｔ／ｒの値を表している。
なお、図６に係る従来のタービン動翼は、例えば図２に示したタービン動翼３のうち、上述した範囲ＲＡが切り欠かれた形状を有する動翼を備えている。換言すると、図６に係るタービン動翼３は、従来のタービン動翼の後縁に上述した範囲ＲＡで示す部分を付加した形状を有する動翼３３を備えている。すなわち、図６に係る従来のタービン動翼は、図４に係る従来のタービン動翼と同一である。また、図６に係るタービン動翼３は、図４に係るタービン動翼３と同一である。
【００４１】
図６に示すように、従来のタービン動翼では、無次元スパン長さが１に近い値をとるときにＬｔ／ｒの値が最大となるが、図６に係るタービン動翼３では、無次元スパン長さが０．４から０．５付近の値をとるときにＬｔ／ｒの値が最大となる。
【００４２】
また、例えば、幾つかの実施形態に係るタービン動翼３では、次に述べるように、下記の値ｌを下記の距離Ｌで除した値（ｌ／Ｌ）が、０．３以上０．６５以下となるように動翼３３を形成している。
なお、ｌは、次の（１）式で表される値である。
ｌ＝Ｄ×ｓｉｎ｛３６０／（ｎ×２）｝×ｓｉｎβ１      ・・・（１）
ここで、β１は、動翼３３の後縁３７の先端部３４側の端部Ｐ３における翼角β（度）である。Ｄは、該端部Ｐ３におけるタービン動翼３の直径である。ｎは、動翼の枚数である。
Ｌは、端部Ｐ３と動翼３３の前縁３６における先端部３４側の端部Ｐ４との距離である。すなわち、Ｌは、動翼３３の先端部３４におけるコード長である。
【００４３】
図７を参照して、上記ｌについて説明する。図７は、動翼３３の先端部３４の周方向展開図であり、タービン動翼３の軸線ＡＸを中心とする角度位置を横軸にとり、タービン動翼３の軸線ＡＸに沿った高さ位置を縦軸にとった図である。
図７に示すように、ｌは、次に述べる直線Ｅ上の２点間の距離に該当する。ここで、該直線Ｅは、動翼３３を径方向外側から見たときに、動翼３３の後縁３７の先端部３４側の端部Ｐ３を通り、且つ、該端部Ｐ３における翼角βであるβ１（度）と同じ角度で延在する直線である。そして、該２点のうちの一方の点は、該端部Ｐ３であり、他方の点は、該動翼３３の背側（負圧面３９側）で隣り合う動翼３３の後縁３７の先端部３４側の端部Ｐ３から該直線Ｅに向かう垂線Ｆと該直線Ｅとの交点Ｐ５である。
【００４４】
図７より明らかなように、ｌは、隣り合う２つの動翼３３の後縁３７の先端部３４側の端部Ｐ３同士の直線距離Ａとｓｉｎβ１との積（Ａ×ｓｉｎβ１）である。
なお、距離Ａは、次の（２）式で求めることができる。
Ａ＝Ｄ×ｓｉｎ｛３６０／（ｎ×２）｝      ・・・（２）
【００４５】
上記ｌ／Ｌで表される値が小さくなることは、スロート部４１の形成位置が後縁３７に近づくことを意味している。
したがって、上述した幾つかの実施形態では、ｌ／Ｌで表される値が０．３以上０．６５以下であるので、該値が０．６５を超える場合と比べて、スロート部４１の形成位置を後縁３７に近づけることができる。スロート部４１の形成位置が後縁３７に近づくことで、スロート部４１を形成する一方の動翼３３Ａの第１位置Ｐ１と、他方の動翼３３Ｂの第２位置Ｐ２とのコード方向の位置の差が小さくなる。そのため、第１位置Ｐ１における翼角βと第２位置Ｐ２における翼角βとの差、すなわち、スロート部４１における一方の動翼３３Ａの翼角βと他方の動翼３３Ｂの翼角βとの差が縮まることで、スロート部４１における翼間距離Ｌｔの拡大が抑制される。
したがって、上述した幾つかの実施形態では、チップ３４側における作動流体（排気ガス）の流量を抑制できるので、タービン３０における損失を抑制できる。
【００４６】
なお、上述した幾つかの実施形態において、動翼３３は、後縁３７と、後縁３７からコード方向に沿って規定の長さ（例えばコード長の２０％以下の長さ）だけ前縁３６側に遡った位置５１との間の範囲ＲＡ内で、コード方向の位置によらず翼角βが一定となる領域を有するようにしてもよい。
【００４７】
スロート部４１が動翼３３の後縁３７の近くに形成される場合、上述したように、上記範囲ＲＡ内で、コード方向の位置によらず翼角βが一定となる領域を設けると、該領域を設けなかった場合と比べて、スロート部４１における一方の動翼３３Ａの翼角βと他方の動翼３３Ｂの翼角βとの差を縮めることができる。したがって、スロート部１７における翼間距離Ｌｔの拡大を抑制してチップ３４側における作動流体（排気ガス）の流量を抑制できるので、タービン３０における損失を抑制できる。
【００４８】
上述した幾つかの実施形態において、動翼３３の枚数は、１２枚以下であるとよい。
上述したように、動翼３３の枚数を減らすと、隣り合う２つの動翼３３の翼間距離が広がり、翼間距離が最も小さくなるスロート部４１においても翼間距離Ｌｔが広がる。また、動翼３３の枚数が少ないほど、動翼１枚当たりの負荷が増え、作動ガスの流量も増えるので、チップ３４側での漏れの流れの影響が相対的に大きくなる。
その点、上述した幾つかの実施形態に係るタービン動翼３の特徴を１２枚以下という比較的少ない枚数の動翼３３を有するタービン動翼３に適用することで、タービン３０における損失の抑制効果が一層際立つ。
【００４９】
なお、幾つかの実施形態に係るタービン３０は、タービン動翼３への作動流体の流れを調整する可変ノズル機構６０を備えていてもよい。
図８は、可変ノズル機構を備えた一実施形態に係る可変容量型のタービン（可変容量タービン）を示した概略断面図である。
図８に示すように、一実施形態に係る可変容量タービン３０Ａは、上述した幾つかの実施形態に係るタービン動翼３と、タービン動翼３を回転自在に収容するケーシング（タービンハウジング）５Ａと、タービン動翼３に向かって流れる作動流体の流れ方向を制御するための可変ノズル機構６０とを備える。
【００５０】
図８に示した実施形態では、可変ノズル機構６０は、ノズルベーン６４を含んでいる。図８に示した実施形態では、複数のノズルベーン６４が周方向に間隔を置いて配置されている。隣接するノズルベーン６４の間にはノズル流路６４ａが形成される。ノズルベーン６４は、駆動機構６６によってノズル軸６５がその軸線周りに回動されることで、その翼角が変化するように構成されている。
【００５１】
上記可変ノズル機構６０を有する可変容量タービン３０Ａでは、可変容量型ではないタービン３０と比べて、作動流体の流量の範囲が広く、翼の枚数が少ない傾向にある。
その点、一実施形態に係る可変容量タービン３０Ａでは、上述した幾つかの実施形態に係るタービン動翼３を有するので、可変容量タービン３０Ａにおける損失の抑制効果が一層際立つ。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１  ターボチャージャ
３  タービンホイール（タービン動翼）
５  ケーシング（タービンハウジング）
３０  タービン
３０Ａ  可変容量タービン
３１  ハブ
３２  ハブ面
３３  動翼
３４  先端部（チップ）
３５  基端部
３６  前縁
３７  後縁
４１  スロート部
６０  可変ノズル機構
【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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【国際調査報告】
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