特開 2023-148347 タービンおよび過給機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023148347

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】タービンおよび過給機

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/22 20060101AFI20231005BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20231005BHJP

   F01D 15/08 20060101ALI20231005BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

F02B37/22

F02B39/00 D

F01D15/08 C

F01D25/24 E

F01D25/24 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056310

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村江 祥太

【テーマコード（参考）】

3G005

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA45

3G005GB24

3G005GB86

3G005KA07

(57)【要約】

【課題】舌部のうち機械加工面により形成された面の周方向の長さを適切な設計長さに維持する。
【解決手段】タービンは、タービン翼車１７の周囲にタービンスクロール流路３７ａ、３７ｂが形成されたタービンハウジングと、タービンハウジングに形成され、タービンスクロール流路３７ａの内径側の面とタービンスクロール流路３７ｂ外径側の面とを区画する舌部４３ｂと、舌部４３ｂのうちタービン翼車１７の回転方向ＲＤの上流側に形成され、タービンスクロール流路３７ｂの流路断面積が線形に減少するタービンスクロール流路３７ｂの外径側の面を有する上流側端面５１と、舌部４３ｂのうちタービン翼車１７の回転方向ＲＤの下流側に形成され、上流側端面５１と平行な面を有する下流側端面５３と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン翼車の周囲にスクロール流路が形成されたタービンハウジングと、
前記タービンハウジングに形成され、前記スクロール流路の内径側の面と外径側の面とを区画する舌部と、
前記舌部のうち前記タービン翼車の回転方向の上流側に形成され、前記スクロール流路の流路断面積が線形に減少する前記スクロール流路の外径側の面を有する上流側端面と、
前記舌部のうち前記タービン翼車の回転方向の下流側に形成され、前記上流側端面と平行な面を有する下流側端面と、
を備えるタービン。

【請求項2】

前記タービンハウジングは、
前記タービン翼車が配される収容部
を有し、
前記スクロール流路は、
前記収容部と連通する第１スクロール流路と、
前記タービン翼車の回転方向において、前記第１スクロール流路と異なる位置で前記収容部と連通する第２スクロール流路と、
を有し、
前記舌部は、
前記上流側端面および前記下流側端面を有し、前記第１スクロール流路の内径側の面と前記第２スクロール流路の外径側の面とを区画する第１舌部と、
前記上流側端面および前記下流側端面を有し、前記第２スクロール流路の内径側の面と前記第１スクロール流路の外径側の面とを区画する第２舌部と、
を有する、
請求項１に記載のタービン。

【請求項3】

前記舌部は、前記タービンハウジングと別部材により構成される、
請求項１または２に記載のタービン。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のタービンを備える過給機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タービンおよび過給機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、金型により鋳造され、金型の内部に配置された中子によりスクロール流路が形成されるハウジングについて開示がある。鋳造後のハウジングの内部には、スクロール流路の内径側の面と外径側の面とを区画する舌部が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－２０８３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

金型により鋳造され、中子によりスクロール流路が形成されるハウジングの一例として、タービンハウジングがある。タービンハウジングでは、タービンハウジングの鋳造後、用途によっては、舌部に機械加工を施し、舌部のうちタービン翼車と径方向に対向する面が形成されるものがある。

【0005】

しかし、タービンハウジングの鋳造時に金型内で中子が移動すると、中子の移動に応じて舌部が機械加工面に対してずれる。機械加工面に対し舌部がずれると、舌部のうち機械加工面により形成された面の周方向の長さを適切な設計長さに維持することが困難になる。

【0006】

本開示は、舌部のうち機械加工面により形成された面の周方向の長さを適切な設計長さに維持可能なタービンおよび過給機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示のタービンは、タービン翼車の周囲にスクロール流路が形成されたタービンハウジングと、タービンハウジングに形成され、スクロール流路の内径側の面と外径側の面とを区画する舌部と、舌部のうちタービン翼車の回転方向の上流側に形成され、スクロール流路の流路断面積が線形に減少するスクロール流路の外径側の面を有する上流側端面と、舌部のうちタービン翼車の回転方向の下流側に形成され、上流側端面と平行な面を有する下流側端面と、を備える。

【0008】

タービンハウジングは、タービン翼車が配される収容部を有し、スクロール流路は、収容部と連通する第１スクロール流路と、タービン翼車の回転方向において、第１スクロール流路と異なる位置で前記収容部と連通する第２スクロール流路と、を有し、舌部は、上流側端面および下流側端面を有し、第１スクロール流路の内径側の面と第２スクロール流路の外径側の面とを区画する第１舌部と、上流側端面および下流側端面を有し、第２スクロール流路の内径側の面と第１スクロール流路の外径側の面とを区画する第２舌部と、を有してもよい。

【0009】

舌部は、タービンハウジングと別部材により構成されてもよい。

【0010】

上記課題を解決するために、本開示の過給機は、上記のタービンを備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、舌部のうち機械加工面により形成された面の周方向の長さを適切な設計長さに維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本開示の実施形態の過給機を示す概略断面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、図２中破線で示す破線部分の部分拡大図である。

【図4】図４は、図３に示す舌部の機械加工時における状態を説明するための図である。

【図5】図５は、図４に示す舌部の位置がずれた場合の機械加工時における状態を説明するための図である。

【図6】図６は、スクロール出口の周方向位置に対するタービンスクロール流路の流路断面積の関係を説明するための図である。

【図7】図７は、本開示の変形例の舌部の構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

図１は、本開示の実施形態の過給機ＴＣを示す概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。以下、過給機ＴＣの一例として、図１に示す過給機ＴＣの構成について詳細に説明する。図１に示されるように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング３と、タービンハウジング５と、コンプレッサハウジング７とを備える。タービンハウジング５は、ベアリングハウジング３の左側に締結ボルト９によって連結される。コンプレッサハウジング７は、ベアリングハウジング３の右側に締結ボルト１１によって連結される。過給機ＴＣは、タービンＴおよび遠心圧縮機Ｃを備える。タービンＴは、ベアリングハウジング３およびタービンハウジング５を含む。タービンＴは、所謂ダブルスクロール式のタービンである。遠心圧縮機Ｃは、ベアリングハウジング３およびコンプレッサハウジング７を含む。

【0015】

ベアリングハウジング３には、軸受孔３ａが形成される。軸受孔３ａは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔３ａには、セミフローティング軸受１３が配される。セミフローティング軸受１３は、シャフト１５を回転自在に軸支する。シャフト１５の左端部には、タービン翼車１７が設けられる。タービン翼車１７は、タービンハウジング５に回転自在に収容されている。シャフト１５の右端部には、コンプレッサインペラ１９が設けられる。コンプレッサインペラ１９は、コンプレッサハウジング７に回転自在に収容されている。以下、シャフト１５の軸方向、径方向および周方向を、それぞれ単に軸方向、径方向および周方向と呼ぶ。

【0016】

コンプレッサハウジング７には、吸気口２１が形成される。吸気口２１は、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口２１は、不図示のエアクリーナに接続される。ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング７の対向面によって、ディフューザ流路２３が形成される。ディフューザ流路２３は、空気を昇圧する。ディフューザ流路２３は、環状に形成される。ディフューザ流路２３は、径方向内側において、コンプレッサインペラ１９を介して吸気口２１に連通している。

【0017】

コンプレッサハウジング７には、コンプレッサスクロール流路２５が形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、例えば、ディフューザ流路２３よりも径方向外側に位置する。コンプレッサスクロール流路２５は、不図示のエンジンの吸気口と、ディフューザ流路２３とに連通している。コンプレッサインペラ１９が回転すると、吸気口２１からコンプレッサハウジング７内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１９の翼間を流通する過程において加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路２３およびコンプレッサスクロール流路２５で昇圧される。昇圧された空気は、エンジンの吸気口に導かれる。

【0018】

タービンハウジング５には、排出流路２７と、収容部２９と、排気流路３１とが形成される。排出流路２７は、過給機ＴＣの左側に開口する。排出流路２７は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。排出流路２７は、収容部２９と連通する。排出流路２７は、収容部２９に対して、軸方向に連続する。収容部２９には、タービン翼車１７が配される。収容部２９の径方向外側には、排気流路３１が形成される。収容部２９は、排気流路３１と連通する。排気流路３１は、不図示のエンジンの排気マニホールドと連通する。不図示のエンジンの排気マニホールドから排出された排気ガスは、排気流路３１、および、収容部２９を介して排出流路２７に導かれる。排気流路３１から収容部２９を介して排出流路２７に導かれる排気ガスは、流通過程においてタービン翼車１７を回転させる。

【0019】

タービン翼車１７の回転力は、シャフト１５を介してコンプレッサインペラ１９に伝達される。コンプレッサインペラ１９が回転すると、上記のとおりに空気が昇圧される。こうして、空気がエンジンの吸気口に導かれる。

【0020】

図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。図２に示すように、排気流路３１は、排気導入口３３と、排気導入路３５と、タービンスクロール流路３７と、スクロール出口３９とを備える。

【0021】

排気導入口３３は、タービンハウジング５の外部に開口する。排気導入口３３には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導入される。

【0022】

排気導入路３５は、排気導入口３３とタービンスクロール流路３７とを接続する。排気導入路３５は、例えば、直線状に形成される。排気導入路３５は、排気導入口３３から導入された排気ガスをタービンスクロール流路３７に導く。

【0023】

タービンスクロール流路３７は、スクロール出口３９を介して収容部２９と連通される。タービンスクロール流路３７は、タービン翼車１７の周囲に形成される。タービンスクロール流路３７は、排気導入路３５から導入された排気ガスを、スクロール出口３９を介して収容部２９に導く。

【0024】

タービンハウジング５には、仕切板４１が形成される。仕切板４１は、排気流路３１内に配される。具体的に、仕切板４１は、排気導入口３３、排気導入路３５、および、タービンスクロール流路３７内に配される。仕切板４１は、排気導入口３３、排気導入路３５、および、タービンスクロール流路３７の内面に対して、軸方向に接続される。仕切板４１は、排気流路３１に沿って延在する。つまり、仕切板４１は、排気ガスの流れ方向に沿って延在する。以下、排気ガスの流れ方向の上流側を単に上流側と呼び、排気ガスの流れ方向の下流側を単に下流側と呼ぶ。

【0025】

排気導入口３３は、仕切板４１により排気導入口３３ａと排気導入口３３ｂとに径方向に分割される。排気導入口３３ａは、排気導入口３３ｂよりも径方向内側に位置する。

【0026】

排気導入路３５は、仕切板４１により排気導入路３５ａと、排気導入路３５ｂとに径方向に分割される。排気導入路３５ａは、排気導入路３５ｂよりも径方向内側に位置する。排気導入路３５ａは、排気導入口３３ａと連通する。排気導入路３５ｂは、排気導入口３３ｂと連通する。

【0027】

タービンスクロール流路３７は、仕切板４１によりタービンスクロール流路（第２スクロール流路）３７ａと、タービンスクロール流路（第１スクロール流路）３７ｂとに径方向に分割される。タービンスクロール流路３７ａは、タービンスクロール流路３７ｂよりも径方向内側に位置する。タービンスクロール流路３７ａは、排気導入路３５ａと連通する。タービンスクロール流路３７ｂは、排気導入路３５ｂと連通する。２つのタービンスクロール流路３７ａ，３７ｂは、タービン翼車１７に対して径方向外側に巻き回される。２つのタービンスクロール流路３７ａ，３７ｂは、タービン翼車１７の回転方向ＲＤに進むにつれてタービン翼車１７に近づくように、巻き回される。各タービンスクロール流路３７の径方向の幅は、上流側から下流側に向かうにつれて小さくなる。

【0028】

２つのタービンスクロール流路３７ａ，３７ｂは、収容部２９の外周部における互いに異なる周方向の位置にそれぞれ接続される。タービンスクロール流路３７ａは、スクロール出口３９ａを介して収容部２９と連通される。タービンスクロール流路３７ｂは、スクロール出口３９ｂを介して収容部２９と連通される。２つのスクロール出口３９ａ，３９ｂは、２つのタービンスクロール流路３７ａ，３７ｂの各々と収容部２９とをそれぞれ連通する。

【0029】

２つのスクロール出口３９ａ，３９ｂは、周方向に沿って形成される。具体的には、スクロール出口３９ａは、収容部２９の一側の半周（具体的には、図２中の左側の半周）に亘って収容部２９と連通される。スクロール出口３９ｂは、収容部２９の他側の半周（具体的には、図２中の右側の半周）に亘って収容部２９と連通される。２つのスクロール出口３９ａ，３９ｂは、タービン翼車１７を挟んで径方向に対向している。このように、タービンスクロール流路３７ａは、タービン翼車１７の回転方向において、タービンスクロール流路３７ｂと異なる位置で収容部２９と連通する。

【0030】

タービンハウジング５には、第１舌部４３ａと、第２舌部４３ｂとが形成される。本実施形態では、第１舌部４３ａの形状および大きさは、第２舌部４３ｂの形状および大きさと同じである。ここで、同じとは、完全に同じ場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内で完全に同じ場合からずれている場合とを含む意味である。以下、同じ、または、等しいとは、完全に同じ（等しい）場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内で完全に同じ（等しい）場合からずれている場合とを含む意味である。ただし、第１舌部４３ａの形状および大きさは、第２舌部４３ｂの形状および大きさと異なっていてもよい。なお、以下では、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂを特に区別しない場合、単に舌部４３とも呼ぶ。各舌部４３は、タービンスクロール流路３７ａとタービンスクロール流路３７ｂとを区画する。また、各舌部４３は、スクロール出口３９ａとスクロール出口３９ｂとを区画する。

【0031】

第１舌部４３ａは、仕切板４１の下流側の端部に形成される。第１舌部４３ａは、タービンスクロール流路３７ｂの内径側の面とタービンスクロール流路３７ａの外径側の面を区画する。第１舌部４３ａは、スクロール出口３９ａの下流側の端部Ｅ２ａとスクロール出口３９ｂの上流側の端部Ｅ１ｂとを区画する。第１舌部４３ａに対して回転方向ＲＤ側にスクロール出口３９ｂの上流側の端部Ｅ１ｂが位置する。第１舌部４３ａに対して回転方向ＲＤと逆側にスクロール出口３９ａの下流側の端部Ｅ２ａが位置する。

【0032】

第２舌部４３ｂは、タービンスクロール流路３７ｂの下流側の端部に面する位置に設けられる。第２舌部４３ｂは、タービンスクロール流路３７ａの内径側の面とタービンスクロール流路３７ｂの外径側の面を区画する。第２舌部４３ｂは、スクロール出口３９ｂの下流側の端部Ｅ２ｂとスクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａとを区画する。第２舌部４３ｂに対して回転方向ＲＤ側にスクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａが位置する。第２舌部４３ｂに対して回転方向ＲＤと逆側にスクロール出口３９ｂの下流側の端部Ｅ２ｂが位置する。

【0033】

第１舌部４３ａの周方向位置は、第２舌部４３ｂの周方向位置に対して、１８０°ずれている。つまり、第１舌部４３ａおよび第２舌部４３ｂは、タービン翼車１７の中心軸を挟んで径方向に対向している。ただし、第１舌部４３ａの周方向位置は、第２舌部４３ｂの周方向位置に対して、位相がずれていればよく、１８０°と異なる角度でずれていてもよい。

【0034】

タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの流路断面積は、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの上流側から下流側に向かって漸減する。すなわち、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの流路断面積は、回転方向ＲＤに向かって漸減する。

【0035】

本実施形態では、スクロール出口３９ａに面するタービンスクロール流路３７ａの流路形状および大きさは、スクロール出口３９ｂに面するタービンスクロール流路３７ｂの流路形状および大きさと同じである。ただし、スクロール出口３９ａに面するタービンスクロール流路３７ａの流路形状および大きさは、スクロール出口３９ｂに面するタービンスクロール流路３７ｂの流路形状および大きさと異なっていてもよい。

【0036】

不図示のエンジンの排気マニホールドは、２以上の複数の分割路を備える。複数の分割路のうちの一部の分割路は、排気導入口３３ａに接続される。複数の分割路のうちの他の分割路は、排気導入口３３ｂに接続される。不図示のエンジンから排出される排気ガスは、分割路を流通し、排気導入口３３ａまたは排気導入口３３ｂに導入される。一方の排気導入口３３に排気ガスが導入されるタイミングでは、基本的に、他方の排気導入口３３には排気ガスが導入されない。排気導入口３３ａへの排気ガスの導入と、排気導入口３３ｂへの排気ガスの導入とが、交互に繰り返される。

【0037】

排気導入口３３ａへ導入された排気ガスは、排気導入路３５ａおよびタービンスクロール流路３７ａを通って、スクロール出口３９ａから収容部２９に流れる。排気導入口３３ｂへ導入された排気ガスは、排気導入路３５ｂおよびタービンスクロール流路３７ｂを通って、スクロール出口３９ｂから収容部２９に流れる。一方のタービンスクロール流路３７に排気ガスが流れるタイミングでは、基本的に、他方のタービンスクロール流路３７には排気ガスが流れない。ゆえに、タービンスクロール流路３７ａとタービンスクロール流路３７ｂとの間で圧力差が生じ、２つのタービンスクロール流路３７間での排気ガスの漏れ流れが生じる。上記の漏れ流れでは、排気ガスが、一方のタービンスクロール流路３７から他方のタービンスクロール流路３７へ、舌部４３の近傍を通って漏れ流れる。

【0038】

この２つのタービンスクロール流路３７間での排気ガスの漏れ流れを抑制することで、タービン性能の低下を抑制することができる。２つのタービンスクロール流路３７間での排気ガスの漏れ流れを抑制するためには、舌部４３の周方向の長さを適切な設計長さにする必要がある。舌部４３の周方向の長さが設計長さより短いと、舌部４３が区画する２つのタービンスクロール流路３７間で排気ガスが漏れやすくなる。

【0039】

一方、舌部４３の周方向の長さが設計長さより長いと、タービン翼車１７と舌部４３の間で排気ガスがほとんど流れない領域が発生する。タービン翼車１７の翼がこの領域を通過すると、タービン翼車１７の翼が振動する。そのため、舌部４３の周方向の長さを予め設計された適切な設計長さとし、可能な限り設計長さに対するずれを小さくする必要がある。

【0040】

本実施形態では、タービンハウジング５は、金型により鋳造される。２つのタービンスクロール流路３７は、金型の内部に配置された中子により形成される。このとき、２つのタービンスクロール流路３７を区画する舌部４３も金型の内部に配置された中子により形成される。舌部４３は、タービンハウジング５の鋳造後の機械加工により切削され、切削面により舌部４３の周方向の長さが決定される。

【0041】

ここで、タービンハウジング５の鋳造時において、金型内で中子がわずかに移動する場合がある。金型内で中子が移動すると、タービンハウジング５内を機械加工する際の機械加工面に対し舌部４３の位置がずれる。このように、舌部４３が機械加工面からずれると、舌部４３の周方向の長さが適切な設計長さからずれてしまう場合がある。換言すれば、舌部４３が機械加工面からずれると、切削面における舌部４３の断面積が適切な設計断面積からずれてしまう場合がある。

【0042】

そこで、本実施形態のタービンハウジング５では、舌部４３の形状を工夫することによって、中子が金型内で移動し、舌部４３が機械加工面からずれた場合においても、舌部４３の周方向の長さを適切な設計長さに維持できるようにしている。

【0043】

図３は、図２中破線で示す破線部分の部分拡大図である。図３に示すように、舌部４３ｂは、上流側端面５１、および、下流側端面５３を有する。上流側端面５１は、スクロール出口３９ｂの下流側の端部Ｅ２ｂを含む。下流側端面５３は、スクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａを含む。なお、舌部４３ａ（図２参照）は、舌部４３ｂと同様に、上流側端面５１および下流側端面５３を有する。舌部４３ａの形状は、舌部４３ｂの形状と同様であるため、以下では、舌部４３ｂの上流側端面５１および下流側端面５３について詳細に説明し、舌部４３ａの上流側端面５１および下流側端面５３については説明を省略する。

【0044】

上流側端面５１は、舌部４３ｂのうちタービン翼車１７の回転方向ＲＤの上流側に形成される。上流側端面５１は、タービンスクロール流路３７ｂの外径側の外径端の面によって構成される。下流側端面５３は、舌部４３ｂのうちタービン翼車１７の回転方向ＲＤの下流側に形成される。下流側端面５３は、タービンスクロール流路３７ａの内径側の内径端の面によって構成される。下流側端面５３は、タービンスクロール流路３７ｂの上流側端面５１に倣った面形状を有する。具体的に、下流側端面５３は、上流側端面５１と平行な面である。

【0045】

図４は、図３に示す舌部４３ｂの機械加工時における状態を説明するための図である。図５は、図４に示す舌部４３ｂの位置がずれた場合の機械加工時における状態を説明するための図である。図４および図５に示すように、タービンハウジング５の鋳造後、タービンハウジング５内に形成される舌部４３ｂの一部は、機械加工により切削される。図４および図５中、機械加工により切削される舌部４３ｂの一部を破線で示す。なお、図４中の機械加工面５５の位置は、図５中の機械加工面５５の位置と等しい位置である。

【0046】

図４に示すように、舌部４３ｂの一部は、機械加工面５５に沿って切削され、舌部４３ｂの機械加工面５５に対応する位置には、切削面５５ａが形成される。同様に、図５に示すように、舌部４３ｂの一部は、機械加工面５５により切削され、舌部４３ｂの機械加工面５５に対応する位置には、切削面５５ａ１が形成される。

【0047】

ここで、図５に示す舌部４３ｂは、図４に示す舌部４３ｂに対し、収容部２９側にずれた位置にある。この位置ずれは、例えば、タービンハウジング５の鋳造時において金型内で中子がわずかに移動した場合に発生する。図５に示す舌部４３ｂの切削面５５ａ１は、図４に示す舌部４３ｂの切削面５５ａと異なる位置にある。

【0048】

上述したように、下流側端面５３は、上流側端面５１と平行な面であり、舌部４３ｂの上流側端面５１と下流側端面５３の間には、平行部ＰＡが形成される。舌部４３ｂの機械加工時において、機械加工面５５に沿って舌部４３ｂのうち平行部ＰＡが切削される。舌部４３ｂのうち平行部ＰＡが切削されることにより、舌部４３ｂが機械加工面５５からずれた場合においても、切削面５５ａ、５５ａ１の周方向の長さを適切な設計長さに維持することができる。換言すれば、舌部４３ｂのうち平行部ＰＡが切削されることにより、舌部４３ｂが機械加工面５５からずれた場合においても、切削面５５ａ、５５ａ１の断面積を適切な設計断面積に維持することができる。

【0049】

ここで、舌部４３が機械加工面からずれた場合、切削面５５ａ、５５ａ１の断面積の変化を抑制するため、舌部４３を径方向に延在させるように形成することも考えられる。換言すれば、切削面５５ａ、５５ａ１の断面積の変化を抑制するために、舌部４３をタービン翼車１７の回転中心軸に向かって延在させるように形成することも考えられる。しかし、そのような場合、舌部４３の上流側端面５１および下流側端面５３が径方向に延在することとなり、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの流路断面積が舌部４３付近で急激に変化し、タービン性能悪化の要因となり得る。

【0050】

そこで、本実施形態では、中子ズレに起因した切削面５５ａ、５５ａ１における舌部４３の断面積の変化と、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの流路断面積の変化の双方を抑制することを目的としている。そのため、本実施形態では、舌部４３の上流側端面５１と下流側端面５３を平行な面としつつ、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの流路断面積を上流側から下流側に向かって線形に減少するように形成している。

【0051】

図６は、スクロール出口３９ａ、３９ｂの周方向位置θに対するタービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの流路断面積Ａの関係を説明するための図である。ここで、スクロール出口３９の周方向位置θは、スクロール出口３９の上流側の端部Ｅ１ａ、Ｅ１ｂに対するずれ角θを用いて表される。図６に示されるように、例えば、スクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａでθ＝０°とすると、スクロール出口３９ａの下流側の端部Ｅ２ａではθ＝１８０°となる。また、スクロール出口３９ｂの上流側の端部Ｅ１ｂでθ＝０°とすると、スクロール出口３９ｂの下流側の端部Ｅ２ｂではθ＝１８０°となる。

【0052】

図６に示すように、タービンスクロール流路３７ａの流路断面積Ａは、スクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａ（θ＝０°）から下流側の端部Ｅ２ａ（θ＝１８０°）に向かって線形に減少する。具体的に、タービンスクロール流路３７ａは、スクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａにおいて流路断面積Ａ１を有し、下流側の端部Ｅ２ａにおいて流路断面積Ａ２を有する。流路断面積Ａ２は、流路断面積Ａ１よりも小さい。タービンスクロール流路３７ａの流路断面積Ａは、スクロール出口３９ａの上流側の端部Ｅ１ａにおける流路断面積Ａ１から下流側の端部Ｅ２ａにおける流路断面積Ａ２まで線形に減少する。

【0053】

また、タービンスクロール流路３７ｂの流路断面積Ａは、スクロール出口３９ｂの上流側の端部Ｅ１ｂ（θ＝０°）から下流側の端部Ｅ２ｂ（θ＝１８０°）に向かって線形に減少する。具体的に、タービンスクロール流路３７ｂは、スクロール出口３９ｂの上流側の端部Ｅ１ｂにおいて流路断面積Ａ１を有し、下流側の端部Ｅ２ｂにおいて流路断面積Ａ２を有する。流路断面積Ａ２は、流路断面積Ａ１よりも小さい。タービンスクロール流路３７ｂの流路断面積Ａは、スクロール出口３９ｂの上流側の端部Ｅ１ｂにおける流路断面積Ａ１から下流側の端部Ｅ２ｂにおける流路断面積Ａ２まで線形に減少する。

【0054】

このように、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂは、スクロール出口３９ａ、３９ｂの上流側から下流側に向かって流路断面積が線形に減少する。ここで、スクロール出口３９ａ、３９ｂの形状は、図２に示すように、例えば円形状である。一方、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの外径側の外径端形状は、スクロール出口３９ａ、３９ｂの円形状と異なり、曲率が変化する曲線形状である。タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの外径端における曲線形状の曲率は、上流側から下流側に向かって漸増する。

【0055】

つまり、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの外径端の曲線形状は、スクロール出口３９ａ、３９ｂの上流側から下流側に向かって流路断面積が線形に減少するように曲率が変化する。例えば、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの外径端とスクロール出口３９ａ、３９ｂとの径方向の幅は、上流側から下流側に向かって線形に減少する。これにより、スクロール出口３９ａ、３９ｂからタービン翼車１７に向かって径方向に流れる排気ガスの流速をタービン翼車１７の回転方向において一定にすることができる。

【0056】

以上、本実施形態によれば、舌部４３の上流側端面５１は、流路断面積が線形に減少するタービンスクロール流路３７の外径側の面を有する。これにより、スクロール出口３９ａ、３９ｂからタービン翼車１７に向かって流れる排気ガスの流速をタービン翼車１７の回転方向において一定にすることができる。

【0057】

また、舌部４３の下流側端面５３は、上流側端面５１と平行な面であるため、中子が金型内で移動し、舌部４３が機械加工面からずれた場合においても舌部４３の周方向の長さを適切な設計長さに維持することができる。

【0058】

図７は、本開示の変形例の舌部１４３ｂの構成を説明するための図である。図７に示すように、舌部１４３ｂは、タービンハウジング５とは別部材により構成され、タービンハウジング５の鋳造後に取り付けられる。上記実施形態と同様に、舌部１４３ｂは、互いに平行な上流側端面５１および下流側端面５３を有し、また、上流側端面５１は、流路断面積が線形に減少するタービンスクロール流路３７の外径側の面を有する。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、上記実施形態に対し舌部１４３ｂの周方向の長さをより設計長さに近づけることができる。

【0059】

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0060】

上記では、タービンＴが過給機ＴＣに搭載される例を説明したが、タービンＴは、過給機ＴＣ以外の装置（例えば、発電機等）に搭載されてもよい。

【0061】

上記では、排気導入口３３ａ、排気導入路３５ａおよびタービンスクロール流路３７ａと、排気導入口３３ｂ、排気導入路３５ｂおよびタービンスクロール流路３７ｂとが径方向に並んで形成される例を説明したが、排気流路３１における各構成要素間の位置関係は、この例に限定されない。例えば、排気導入口３３ａ、排気導入路３５ａおよびタービンスクロール流路３７ａと、排気導入口３３ｂ、排気導入路３５ｂおよびタービンスクロール流路３７ｂとが、軸方向に並んで形成されていてもよい。また、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの数は、複数に限定されず、１つのシングルスクロールであってもよい。その場合、タービンハウジング５には、上流側端面５１および下流側端面５３を有する１つの舌部４３が形成される。また、タービンスクロール流路３７ａ、３７ｂの数は、２つに限定されず、タービンＴのさらなる高性能化を狙って、トリプル（３流路）、クワトロ（４流路）であってもよい。上記の舌部４３の構成は、タービンスクロール流路の流路数によらず適用可能である。

【符号の説明】

【0062】

５ タービンハウジング
１７ タービン翼車
２９ 収容部
３７ａ タービンスクロール流路（第２スクロール流路）
３７ｂ タービンスクロール流路（第１スクロール流路）
３９ａ スクロール出口
３９ｂ スクロール出口
４３ａ 第１舌部
４３ｂ 第２舌部
５１ 上流側端面
５３ 下流側端面
Ｅ１ａ 上流側の端部
Ｅ１ｂ 上流側の端部
Ｅ２ａ 下流側の端部
Ｅ２ｂ 下流側の端部
Ｔ タービン
ＴＣ 過給機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】