(57)【要約】  本発明は、排気ガスタービンに関しており、この排気ガスタービンは、複数のブレード（８）を有するタービンホイール（７）と排気ガス出口ダクト（１５）とを含んでいる。この排気ガス出口ダクト（１５）は、タービンホイールのブレードの下流側に配置されている。排気ガス出口ダクト（１５）は、径方向外側が軸流タービンディフューザ（１）によって画定され、径方向内側は少なくとも部分的にスピナー（２）によって画定されている。軸流タービンディフューザ（１）は、Ｎ＞１の個数の順次連続する円錐ディフューザセグメントから形成されている。順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａは、Ａ＞１．０°である。軸流ディフューザセグメント長Ｌと排気ガス出口ダクト（１５）の入口高さＨとの比Ｌ／Ｈは、Ｌ／Ｈ＞０．０１である。排気ガス出口ダクトの入口高さＨとスピナー（２）の最大半径Ｓとの比Ｈ／Ｓは、Ｈ／Ｓ＞１．０である。スピナー（２）は、Ｐ＞１の個数の順次連続する円錐スピナーセグメントから形成されている。順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角Ｂは、Ｂ≧１．０°である。軸流スピナーセグメント長Ｍと排気ガス出口ダクト（１５）の入口高さＨとの比Ｍ／Ｈは、Ｍ／Ｈ＞０．０１である。
2020535342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスタービンであって、
前記排気ガスタービンは、複数のブレード（８）を有するタービンホイール（７）と、
排気ガス出口ダクト（１５）とを含み、
前記排気ガス出口ダクト（１５）は、前記タービンホイールの前記ブレードの下流側に配置されており、
前記排気ガス出口ダクト（１５）は、径方向外側が軸流タービンディフューザ（１）によって画定され、径方向内側は少なくとも部分的にスピナー（２）によって画定されており、
前記軸流タービンディフューザ（１）は、Ｎ＞１の個数の順次連続する円錐ディフューザセグメントから形成されており、
前記順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａは、Ａ≧１．０°であり、
軸流ディフューザセグメント長Ｌと前記排気ガス出口ダクト（１５）の入口高さＨとの比Ｌ／Ｈは、Ｌ／Ｈ≧０．０１であり、
前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨと前記スピナー（２）の最大半径Ｓとの比Ｈ／Ｓは、Ｈ／Ｓ≧１．０であり、
前記スピナー（２）は、Ｐ＞１の個数の順次連続する円錐スピナーセグメントから形成されており、
順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角Ｂは、Ｂ≧１．０°であり、
軸流スピナーセグメント長Ｍと前記排気ガス出口ダクト（１５）の前記入口高さＨとの比Ｍ／Ｈは、Ｍ／Ｈ≧０．０１である、排気ガスタービン。
【請求項２】
前記軸流タービンディフューザ（１）は、静的に構成されており、前記スピナーは、回転可能に構成されている、請求項１記載の排気ガスタービン。
【請求項３】
前記順次連続する円錐ディフューザセグメントは、径方向内向きのディフューザ輪郭（３）を提供し、前記順次連続する円錐スピナーセグメントは、径方向外向きのスピナー輪郭（４）を提供する、請求項１または２記載の排気ガスタービン。
【請求項４】
前記ディフューザ輪郭（３）の開始点（１６）は、前記スピナー輪郭（４）の開始点（１７）に対して軸方向オフセットＶを有し、特に、前記軸方向オフセットは、前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨの半分以下（Ｖ≦Ｈ／２）である、請求項３記載の排気ガスタービン。
【請求項５】
前記スピナー輪郭（４）の前記開始点（１７）に対する前記ディフューザ輪郭（３）の前記開始点（１６）の前記軸方向オフセットＶは、通流方向（５）と逆向きに設定されており、または前記スピナー輪郭（４）の前記開始点（１７）に対する前記ディフューザ輪郭（３）の前記開始点（１６）の前記軸方向オフセットＶは、前記通流方向５に設定されている、請求項４記載の排気ガスタービン。
【請求項６】
前記通流方向（５）において最後に配置されたディフューザセグメントの縁部（１３）は、半径Ｒを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｒは、前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨの２倍以下（Ｒ≦２Ｈ）である、請求項１から５までのいずれか１項記載の排気ガスタービン。
【請求項７】
前記通流方向（５）において最後に配置されたスピナーセグメントの縁部（１４）は、半径Ｕを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｕは、前記スピナーの最大半径Ｓ以下（Ｕ≦Ｓ）である、請求項１から６までのいずれか１項記載の排気ガスタービン。
【請求項８】
前記径方向内向きのディフューザ輪郭（３）は、第１のスプライン輪郭（１１）によって平滑化されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の排気ガスタービン。
【請求項９】
前記径方向外向きのスピナー輪郭（４）は、第２のスプライン輪郭（１２）によって平滑化されている、請求項３から５までのいずれか１項または請求項８記載の排気ガスタービン。
【請求項１０】
前記第１のスプライン輪郭（１１）は、半径Ｒを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｒは、前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨの２倍以下（Ｒ≦２Ｈ）である、請求項８記載の排気ガスタービン。
【請求項１１】
前記第２のスプライン輪郭（１２）は、半径Ｕを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｕは、前記スピナーの最大半径Ｓ以下（Ｕ≦Ｓ）である、請求項９または１０記載の排気ガスタービン。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の排気ガスタービンを備えた排気ガスターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給された内燃機関用の排気ガスターボチャージャーの分野に関する。特に、本発明は、排気ガスターボチャージャーの排気ガスタービンの軸流ディフューザに関する。
【０００２】
背景技術
内燃機関の性能向上のために、内燃機関の排気管内のタービンと、内燃機関の上流側に配置されたコンプレッサーとを備えた排気ガスターボチャージャーが今日では標準的に使用される。内燃機関からの排気ガスは、ここではタービンで膨張する。その際に得られた仕事量は、シャフトを用いてコンプレッサーに伝達され、該コンプレッサーは、内燃機関に供給される空気を圧縮する。排気ガスのエネルギーを使用して、内燃機関の燃焼プロセスに供給される空気を圧縮することにより、燃焼プロセスと内燃機関の効率とを最適化することができる。
【０００３】
従来技術から公知の排気ガスターボチャージャーの排気ガスタービンの場合、排気ガスタービン出口での圧力回復は、ディフューザを用いて実現される。このディフューザは、例えば環状で真っ直ぐな円錐に形成することができる。さらに典型的には、圧力回復の改善のために、タービンホイールのハブに、非回転の円錐状の構成要素が取り付けられている。
【０００４】
排気ガスタービンの従来技術から公知のこの種のディフューザには、依然として圧力回復の改善が望まれていることがわかった。さらに、従来のディフューザには、複雑さ、構造空間サイズ、およびコストに関して相応の欠点があることもわかっている。
【０００５】
発明の概要
本発明の課題は、従来技術から公知の排気ガスディフューザに比べて改善されたディフューザを有する排気ガスタービンを提供することにある。特に、本発明の課題は、複雑さがより少なく、圧力回復が改善されたディフューザを有する排気ガスタービンを提供することにある。
【０００６】
上記課題を解決するために、独立請求項１に記載の排気ガスタービンが提供される。本発明のさらなる態様、利点、および特徴は、従属特許請求項、説明、および添付図面から見て取れる。
【０００７】
本発明の一態様によれば、１つの排気ガスタービンが提供される。この排気ガスタービンは、複数のブレードを有するタービンホイールと排気ガス出口ダクトとを含んでいる。この排気ガス出口ダクトは、タービンホイールのブレードの下流側に配置されている。排気ガス出口ダクトは、径方向外側が軸流タービンディフューザによって画定され、径方向内側は少なくとも部分的にスピナーによって画定されている。軸流タービンディフューザは、Ｎ＞１の個数の順次連続する円錐ディフューザセグメントから形成されている。順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａは、Ａ≧１．０°である。軸流ディフューザセグメント長Ｌと排気ガス出口ダクトの入口高さＨとの比Ｌ／Ｈは、Ｌ／Ｈ≧０．０１である。排気ガス出口ダクトの入口高さＨとスピナーの最大半径Ｓとの比Ｈ／Ｓは、Ｈ／Ｓ≧１．０である。スピナーは、Ｐ＞１の個数の順次連続する円錐スピナーセグメントから形成されている。順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角Ｂは、Ｂ≧１．０°である。軸流スピナーセグメント長Ｍと排気ガス出口ダクトの入口高さＨとの比Ｍ／Ｈは、Ｍ／Ｈ≧０．０１である。
【０００８】
それにより、好適には、従来技術から公知の排気ガスタービンに比べて改善されたディフューザを有する排気ガスタービンが提供される。特に、本発明による排気ガスタービンによれば、排気ガスタービン出口での圧力回復の改善が可能である改善されたディフューザ設計を有する排気ガスタービンが提供される。さらに、複雑さが少なく、構造空間サイズも小さい排気ガスタービン用のディフューザが提供され、これによって、好適には生産コストもより低く抑えられる。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、本明細書に記載の複数の実施形態のうちの１つによる排気ガスタービンを備えた排気ガスターボチャージャーが提供され、それによって、好適に改善された排気ガスターボチャージャーが提供できる。
【００１０】
さらに、本発明は、図面に示されている実施例に基づいて説明され、そこからさらなる利点と変化形態とが明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に記載の実施形態による排気ガスタービンの一部領域の概略的縦断面図
【図２】本明細書に記載の実施形態による排気ガスタービンの排気ガス出口ダクトの概略的断面図
【図３】本明細書に記載のさらなる実施形態による排気ガスタービンの排気ガス出口ダクトの概略的断面図
【図４】本明細書に記載の実施形態による排気ガスタービンのスピナーの詳細断面図
【００１２】
図１は、本明細書に記載の実施形態による排気ガスタービンの一部領域の概略的縦断面図を示す。
【００１３】
特に、図１は、軸方向回転軸線６の周りに回転可能に支承されているタービンホイール７を示している。このタービンホイール７は、典型的には複数のブレード８を有しており、この場合、図１に示されている断面図には、例示的に１つのブレード８のみが示されている。本明細書で説明するディフューザ構想は、混成流タービン、半径流タービン、および軸流タービンに適用可能であるが、これらの混成流タービン、半径流タービン、および軸流タービンに限定されるものではない。
【００１４】
タービンホイール７のブレード８は、典型的には、前縁９と後縁１０とを含む。この関係において、ブレード８の前縁９は、排気ガスタービンの運転中に排気ガスが流入するブレード縁部である点に留意されたい。ブレード８の後縁１０は、排気ガスタービンの運転中にそこから排気ガスが流出するブレード縁部である。排気ガスの通流方向５は、図１において矢印で示されている。
【００１５】
例示的に図１で示されているように、本発明による排気ガスタービンは、排気ガス出口ダクト１５を含み、この排気ガス出口ダクト１５は、タービンホイール７のブレード８の下流側に配置されている。排気ガス出口ダクト１５は、径方向外側が軸流タービンディフューザ１によって画定されている。さらに、排気ガス出口ダクト１５は、径方向内側が少なくとも部分的にスピナー２によって画定されている。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、軸流タービンディフューザ１は、静的に（回転しないように）構成されている。さらに、スピナー２は、回転可能に構成してもよい。
【００１６】
例示的に図１に示されているように、タービンディフューザ１は、典型的には、径方向内向きのディフューザ輪郭３を含む。図１から明らかなように、径方向内向きのディフューザ輪郭３は、排気ガス出口ダクト１５の径方向外側の境界を示す。スピナーは、典型的には径方向外向きのスピナー輪郭４を含む。図１から明らかなように、この径方向外向きのスピナー輪郭４は、排気ガス出口ダクト１５の径方向内側の境界を示す。径方向は、図１〜図３において例示的に矢印ｒによって示されている。「径方向内向き」とは、排気ガス出口ダクトの回転軸線６もしくは対称軸線の方向に向いていることを意味する。「径方向外向き」とは、排気ガス出口ダクトの回転軸線６もしくは対称軸線から離れる方向に向いていることを意味する。
【００１７】
本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、スピナー２は、図１に例示的に示されているように、タービンホイール７の一体的部品として形成されてもよい。換言すれば、スピナーは、タービンホイールの一体的部品であり得る。代替的に、スピナー２は、例えば図４に例示的に示されているように、タービンホイールに接続され得る別個の構成部品として形成されてもよい。したがって、スピナー２は、排気ガスタービンの動作中にタービンホイール７と共に回転することができ、したがって、タービンホイールと同じ回転速度で回転する。
【００１８】
スピナーが、別個の構成部品として形成されている本明細書に記載の実施形態では、スピナー２は中央でタービンホイール７に結合されている。換言すれば、スピナー２は、図面に例示的に示されているように、排気ガス出口ダクトの回転軸線６ならびに対称軸線がスピナーの対称軸線であるように、タービンホイールに結合されている。
【００１９】
本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、スピナー２は、図４に例示的に示されているように、別個の成形部品として形成されてもよい。例えば、別個の成形部品として形成されたスピナーは、別個の鋳造部品であってもよい。代替的に、別個の成形部品として形成されたスピナーは、深絞りされた板金要素または回転部品であってもよい。
【００２０】
図４に例示的に示されているように、別個の成形部品として形成されたスピナー２は、結合要素１８、例えばねじを用いてタービンホイール７に結合されてもよい。例えば、スピナー２は、結合要素１８のための凹部１９を有することができる。
【００２１】
本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる代替的な実施形態によれば、別個の成形部品として形成されたスピナーは、統合された雌ねじ山を有し、タービンホイールは、対応する雄ねじ山を有し、統合された雌ねじ山を備えた成形部品は、タービンホイールの対応する雄ねじ山にねじ込まれるものであってもよい。
【００２２】
代替的に、別個の成形部品として形成されたスピナーを、タービンホイールに焼きばめしてもよい。さらなる代替案によれば、別個の成形部品として形成されたスピナーは、溶接接合を用いてタービンホイールに結合してもよい。さらに、別個の成形部品として形成されたスピナーは、かしめまたはローレット加工を用いてタービンホイールに結合してもよい。
【００２３】
本発明による排気ガスタービンのより詳細な説明のために、図２には、本明細書に記載の実施形態による排気ガス出口ダクト１５の概略的断面図が示されている。
【００２４】
特に、図２は、タービンホイールのブレードの下流側に配置された排気ガス出口ダクト１５を示す。排気ガス出口ダクト１５は、径方向外側が、軸流タービンディフューザ１によって画定されている。さらに、排気ガス出口ダクト１５は、径方向内側が少なくとも部分的にスピナー２によって画定されている。
【００２５】
図２に例示的に示されているように、軸流タービンディフューザ１は、Ｎ＞１の個数の順次連続する円錐ディフューザセグメントから形成されている。図２では、例示的に３つのディフューザセグメントが示されており、これらは斜線で示されている。これに関連して、３つのディフューザセグメントを有する図２に示された実施形態は、限定として解釈されるべきではなく、原則的には、値１よりも大きい任意の数Ｎ（Ｎ＞１）のディフューザセグメントが選択できることを指摘しておく。特に、ディフューザセグメントの数Ｎは、Ｎ≧２またはＮ≧３であってもよい。
【００２６】
さらに図２では、順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａが示されている。図２から明らかなように、順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａとは、隣接するディフューザセグメント間の移行部において生じる角度を意味するものと理解されたい。典型的には、順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａは、Ａ≧１．０°、特にＡ≧２．５°の値である。隣接するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａに関する値は、一定であってもよいし、異なる値を有してもよい。例えば、順次連続するディフューザセグメント間のディフューザの開き角度Ａの値は、通流方向５で増加し得る。
【００２７】
図２に例示的に示されているように、スピナー２は、Ｐ＞１の個数の順次連続する円錐スピナーセグメントから形成されている。図２では、例示的に３つのスピナーセグメントが示されており、これらは斜線で示されている。これに関連して、３つのスピナーセグメントを有する図２に示された実施形態は、限定として解釈されるべきではなく、原則的には、値１よりも大きい任意の数Ｐ（Ｐ＞１）のスピナーセグメントが選択できることを指摘しておく。特に、スピナーセグメントの数Ｐは、Ｐ≧２またはＰ≧３であってもよい。
【００２８】
さらに図２では、順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角度Ｂが示されている。図２から明らかなように、順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角度Ｂとは、隣接するスピナーセグメント間の移行部において生じる角度を意味するものと理解されたい
【００２９】
典型的には、順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角度Ｂは、Ｂ≧１．０°、特にＢ≧２．５°の値である。隣接するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角度Ｂに関する値は、一定であってもよいし、異なる値を有してもよい。例えば、順次連続するスピナーセグメント間のスピナーの開き角度Ｂの値は、通流方向５で増加し得る。
【００３０】
さらに図２では、軸流ディフューザセグメント長Ｌ、排気ガス出口ダクト１５の入口高さＨ、スピナー２の最大半径Ｓ、および軸流スピナーセグメント長Ｍが示されている。これに関連して、軸流ディフューザセグメント長Ｌは、典型的には一定である点に留意されたい。代替的に、軸流ディフューザセグメント長Ｌは、通流方向５で増加または通流方向５で減少可能である。同様に、典型的には、軸流スピナーセグメント長Ｍは、一定である。代替的に、軸流スピナーセグメント長Ｍは、通流方向５で増加または通流方向５で減少可能である。
【００３１】
軸流ディフューザセグメント長Ｌと排気ガス出口ダクト１５の入口高さＨとの比Ｌ／Ｈは、典型的にはＬ／Ｈ≧０．０１、特にＬ／Ｈ≧０．０５の値を有する。
【００３２】
排気ガス出口ダクトの入口高さＨとスピナー２の最大半径Ｓとの比Ｈ／Ｓは、典型的にはＨ／Ｓ≧１．０、特にＨ／Ｓ≧１．３の値を有する。
【００３３】
軸流スピナーセグメント長Ｍと排気ガス出口ダクト１５の入口高さＨとの比Ｍ／Ｈは、典型的には、Ｍ／Ｈ≧０．０１、特にＭ／Ｈ≧０．０５の値を有する。
【００３４】
本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、排気ガス出口ダクトへの入口でのディフューザ輪郭３の開始点１６は、図２および図３に例示的に示されているように、スピナー輪郭４の開始点１７に比べて軸方向オフセットＶを有することができる。スピナー輪郭４の開始点１７に対するディフューザ輪郭３の開始点１６の軸方向オフセットＶは、図２および図３に例示的に示されているように、通流方向５とは逆向きに設定されている。代替的に、スピナー輪郭４の開始点１７に対するディフューザ輪郭３の開始点１６の軸方向オフセットＶを、通流方向５に設定することもできる（明確には図示せず）。特に、オフセットＶは、排気ガス出口ダクトの入口高さＨの半分以下すなわち、Ｖ≦Ｈ／２とすることができる。
【００３５】
それにより、好適には、排気ガスタービン出口での圧力回復の改善が可能である改善されたディフューザ設計を有する排気ガスタービンが提供される。
【００３６】
特に、排気ガスタービンの下流側の圧力回復もしくは静圧の増加は、タービンホイール出口での静的（回転しない）軸流ディフューザと回転するスピナーとによって改善される。この場合、ディフューザの輪郭もスピナーの輪郭も、出口領域、特に排気ガス出口ダクトが段階的に拡大するように設計されており、これによって、好適には、静圧の段階的な増圧が、排気ガスタービンの下流側で達成できるようになる。このことは、排気ガスタービン出口での流速と運動エネルギー損失とを低減できるという利点を有する。特に、本発明による排気ガスタービンは、例えば、従来技術から公知の排気ガスタービンにおいて、排気ガス出口領域の不規則で円滑でない面変化によって生じるような膨張損失を排除することができ、排気ガス流が正常化されるという利点を有する。さらに、本発明による排気ガスタービンで実現可能な出口流速の低減は、さらに有利には、下流側に接続されるパイプラインシステムにおける圧力損失の低減にもつながり得る点に留意されたい。
【００３７】
図３は、本明細書に記載のさらなる実施形態による排気ガスタービンの排気ガス出口ダクト１５の概略断面図を示す。
【００３８】
特に、図３は、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、順次連続する円錐ディフューザセグメントは、径方向内向きのディフューザ輪郭３を提供することを示している。図３に例示的に示されているように、この径方向内向きのディフューザ輪郭３は、スプライン（区分多項式）を使用して作成された第１のスプライン輪郭１１によって平滑化されてもよい。これにより、タービンホイール出口での排気ガスタービンの下流側の圧力回復もしくは静圧の増加を改善することができる。例えば第１のスプライン輪郭１１は、半径Ｒを有する円形輪郭によって丸みを付けられてもよい。この場合、半径Ｒは、排気ガス出口ダクトの入口高さＨの２倍以下である（Ｒ≦２Ｈ）。
【００３９】
さらに、図３は、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、順次連続する円錐スピナーセグメントは、径方向外向きのスピナー輪郭４を提供することを示している。図３に例示的に示されているように、この径方向外向きのスピナー輪郭４は、同様にスプライン（区分多項式）を使用して作成された第２のスプライン輪郭１２によって平滑化されてもよい。これにより、タービンホイール出口での排気ガスタービンの下流側の圧力回復もしくは静圧の増加を改善することができる。例えば、第２のスプライン輪郭１２は、半径Ｕを有する円形輪郭によって丸みを付けられてもよい。この場合、半径Ｕはスピナーの最大半径Ｓ以下である（Ｕ≦Ｓ）。
【００４０】
その上さらに、図３は、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、通流方向５に配置された最後のディフューザセグメントの縁部１３が、半径Ｒを有する円形輪郭によって丸みを付けられてもよいことを示している。このことは、圧力回復に有利に作用する。典型的には、半径Ｒは、排気ガス出口ダクトの入口高さＨの２倍以下、すなわちＲ≦２Ｈである。
【００４１】
さらに、図３は、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態によれば、通流方向５に配置された最後のスピナーセグメントの縁部１４が、半径Ｕを有する円形輪郭によって丸みを付けられてもよいことを示している。このことは、圧力回復に有利に作用する。典型的には、半径Ｕは、スピナーの最大半径Ｓ以下、すなわちＵ≦Ｓである。
【００４２】
本明細書に記載の実施形態から明らかなように、好適には、従来技術から公知の排気ガスタービンよりも改善されたディフューザを有する排気ガスタービンが提供される。特に、本発明による排気ガスタービンによれば、排気ガスタービン出口での圧力回復の改善が可能である改善されたディフューザ設計を有する排気ガスタービンが提供される。
【００４３】
好適には、本発明による排気ガスタービンのディフューザは、従来技術から公知の排気ガスタービンのディフューザに比べて複雑さが少なくなり、構造空間サイズも小さくなるように実現されており、このことは、製造コストにもプラスに作用する。
【００４４】
最後に、本明細書に記載のディフューザおよびスピナーの設計は、所要の寸法に関して相応に適合化させることができる点に留意されたい。換言すれば、本明細書に記載のディフューザおよびスピナーの設計は、一般的に有効であり、小規模、中規模、および大規模な構造空間サイズに移行可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１      軸流タービンディフューザ
２      スピナー
３      径方向内向きのディフューザ輪郭
４      径方向外向きのスピナー輪郭
５      通流方向
６      排気ガス出口ダクトの回転軸線ならびに対称軸線
７      タービンホイール
８      ブレード
９      タービンブレードの前縁
１０    タービンブレードの後縁
１１    第１のスプライン輪郭
１２    第２のスプライン輪郭
１３    通流方向に配置された最後のディフューザセグメントの縁部
１４    通流方向に配置された最後のスピナーセグメントの縁部
１５    通流ダクト
１６    ディフューザ輪郭の開始点
１７    スピナー輪郭の開始点
１８    接続要素
１９    径方向凹部
Ｈ      排気ガス出口ダクトの入口高さ
Ｓ      スピナーの最大半径Ｓ
Ｌ      軸流ディフューザセグメント長
Ａ      軸流ディフューザの開き角度
Ｎ      順次連続する円錐ディフューザセグメントの数
Ｒ      通流方向に配置された最後のディフューザセグメントもしくは第１のスプライン輪郭の縁部の曲率半径
Ｍ      軸流スピナーセグメント長
Ｂ      スピナーの開き角度
Ｐ      順次連続する円錐スピナーセグメントの数
Ｕ      通流方向に配置された最後のスピナーセグメントもしくは第２のスプライン輪郭の縁部の曲率半径
Ｖ      軸方向オフセット
【図１】
2020535342.tif 000003
【図２】
2020535342.tif 000004
【図３】
2020535342.tif 000005
【図４】
2020535342.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月17日(2020.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスタービンであって、
前記排気ガスタービンは、複数のブレード（８）を有するタービンホイール（７）と、
排気ガス出口ダクト（１５）とを含み、
前記排気ガス出口ダクト（１５）は、前記タービンホイールの前記ブレードの下流側に配置されており、
前記排気ガス出口ダクト（１５）は、径方向外側が軸流タービンディフューザ（１）によって画定され、径方向内側は少なくとも部分的にスピナー（２）によって画定されており、
前記軸流タービンディフューザ（１）は、Ｎ＞１の個数の順次連続する円錐ディフューザセグメントから形成されており、
前記順次連続するディフューザセグメント間の軸流ディフューザの開き角度Ａは、Ａ≧１．０°であり、
軸流ディフューザセグメント長Ｌと前記排気ガス出口ダクト（１５）の入口高さＨとの比Ｌ／Ｈは、Ｌ／Ｈ≧０．０１であり、
前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨと前記スピナー（２）の最大半径Ｓとの比Ｈ／Ｓは、Ｈ／Ｓ≧１．０であり、
前記スピナー（２）は、Ｐ＞１の個数の順次連続する円錐スピナーセグメントから形成されており、
順次連続するスピナーセグメント間の軸流スピナーの開き角Ｂは、Ｂ≧１．０°であり、
軸流スピナーセグメント長Ｍと前記排気ガス出口ダクト（１５）の前記入口高さＨとの比Ｍ／Ｈは、Ｍ／Ｈ≧０．０１である、排気ガスタービン。
【請求項２】
前記軸流タービンディフューザ（１）は、静的であり、前記スピナーは、回転可能である、請求項１記載の排気ガスタービン。
【請求項３】
前記順次連続する円錐ディフューザセグメントは、径方向内向きのディフューザ輪郭（３）を提供し、前記順次連続する円錐スピナーセグメントは、径方向外向きのスピナー輪郭（４）を提供する、請求項１または２記載の排気ガスタービン。
【請求項４】
前記ディフューザ輪郭（３）の開始点（１６）は、前記スピナー輪郭（４）の開始点（１７）に対して軸方向オフセットＶを有し、前記軸方向オフセットは、前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨの半分以下（Ｖ≦Ｈ／２）である、請求項３記載の排気ガスタービン。
【請求項５】
前記スピナー輪郭（４）の前記開始点（１７）に対する前記ディフューザ輪郭（３）の前記開始点（１６）の前記軸方向オフセットＶは、通流方向（５）と逆向きに設定されており、または前記スピナー輪郭（４）の前記開始点（１７）に対する前記ディフューザ輪郭（３）の前記開始点（１６）の前記軸方向オフセットＶは、前記通流方向（５）に設定されている、請求項４記載の排気ガスタービン。
【請求項６】
前記通流方向（５）において最後に配置されたディフューザセグメントの縁部（１３）は、半径Ｒを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｒは、前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨの２倍以下（Ｒ≦２Ｈ）である、請求項１から５までのいずれか１項記載の排気ガスタービン。
【請求項７】
前記通流方向（５）において最後に配置されたスピナーセグメントの縁部（１４）は、半径Ｕを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｕは、前記スピナーの最大半径Ｓ以下（Ｕ≦Ｓ）である、請求項１から６までのいずれか１項記載の排気ガスタービン。
【請求項８】
前記径方向内向きのディフューザ輪郭（３）は、第１のスプライン輪郭（１１）によって平滑化されている、請求項３から５までのいずれか１項記載の排気ガスタービン。
【請求項９】
前記径方向外向きのスピナー輪郭（４）は、第２のスプライン輪郭（１２）によって平滑化されている、請求項３から５までのいずれか１項または請求項８記載の排気ガスタービン。
【請求項１０】
前記第１のスプライン輪郭（１１）は、半径Ｒを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｒは、前記排気ガス出口ダクトの前記入口高さＨの２倍以下（Ｒ≦２Ｈ）である、請求項８記載の排気ガスタービン。
【請求項１１】
前記第２のスプライン輪郭（１２）は、半径Ｕを有する円形輪郭によって丸みを付けられており、前記半径Ｕは、前記スピナーの最大半径Ｓ以下（Ｕ≦Ｓ）である、請求項９または１０記載の排気ガスタービン。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の排気ガスタービンを備えた排気ガスターボチャージャー。
【国際調査報告】
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