(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-26
(45)【発行日】2022-11-04
(54)【発明の名称】ノズルベーン
(51)【国際特許分類】
F02B 37/24 20060101AFI20221027BHJP
F01D 17/16 20060101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
F02B37/24
F01D17/16 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021501408
(86)(22)【出願日】2019-02-25
(86)【国際出願番号】 JP2019007144
(87)【国際公開番号】W WO2020174551
(87)【国際公開日】2020-09-03
【審査請求日】2021-08-13
(73)【特許権者】
【識別番号】316015888
【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】吉田 豊隆
(72)【発明者】
【氏名】グプタ ビピン
(72)【発明者】
【氏名】山田 祐樹
(72)【発明者】
【氏名】段本 洋輔
(72)【発明者】
【氏名】秋山 洋二
【審査官】家喜 健太
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１５５６４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００６／０３２８２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１２１０１９７４（ＤＥ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００４４９２７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３１４８０８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｂ ３７／２４
Ｆ０１Ｄ １７／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
可変容量ターボチャージャのノズルベーンであって、シュラウド面とハブ面との間に画定される排ガス通路に回動自在に設けられるノズルベーン本体と、
前記ノズルベーン本体のシュラウド側端面及びハブ側端面の少なくとも一方において、前記ノズルベーン本体の回動中心周りに形成されたフランジ部と、を備え、
前記フランジ部は、前記回動中心に対して、前記後縁側且つ前記ノズルベーンの負圧面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ１、前記前縁側且つ前記負圧面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ２、前記前縁側且つ前記ノズルベーンの圧力面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ３、前記後縁側且つ前記圧力面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ４とした場合に、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たすノズルベーン。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・（ｉ）
Ｒ４＜Ｒ３ ・・・（ｉｉ）
【請求項2】
前記フランジ部は、前記排ガス通路側に面する排ガス通路側フランジ面を有し、前記排ガス通路側フランジ面は、前記排ガス通路側に凸の円弧状に形成されたエッジ部を有する請求項１に記載のノズルベーン。
【請求項3】
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記ハブ側端面に形成されている請求項１又は２に記載のノズルベーン。
【請求項4】
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記シュラウド側端面に形成されている請求項１又は２に記載のノズルベーン。
【請求項5】
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記ハブ側端面及び前記シュラウド側端面に形成されている請求項１又は２に記載のノズルベーン。
【請求項6】
前記フランジ部は、次式（ｉｉｉ）を満たすＲ２＞Ｒ３ ・・・（ｉｉｉ）
請求項１～５の何れか一項に記載のノズルベーン。
【請求項7】
前記フランジ部は、次式（ｉｖ）を満たすＲ２＜Ｒ３ ・・・（ｉｖ）
請求項１～５の何れか一項に記載のノズルベーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、可変容量ターボチャージャのノズルベーンに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、燃費改善を目的として、ノズルの開度を調整することにより排ガスの流れ特性を変化させることのできる可変容量ターボチャージャが種々開発されている。このような可変容量ターボチャージャの構成が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２００６／０３２８２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、可変容量ターボチャージャのノズルベーンは、シュラウド面とハブ面との間に画定される排ガス通路に回動自在に設けられており、ノズルベーンの両サイドには上記シュラウド面又はハブ面との間に隙間が存在する。また、ノズルベーンは、上記シュラウド面側及びハブ面側の少なくとも一方において回動軸に支持されており、この回動軸周りに回動されることでノズルの開度を変化させるように構成される。
【0005】
ここで、可変容量ターボチャージャが低出力の際には、ノズルベーンの開度が低く、上記のようなノズルベーンの両サイドの隙間に流れ込む排ガスの流れが可変容量ターボチャージャの性能に与える影響が相対的に大きい。
【0006】
この点、特許文献１に開示されたような従来のノズルベーンは、当該ノズルベーンにおける上記回動軸側の端部にフランジ部を有し、回動軸及びフランジ部が存在する一方の上記隙間に流れ込む排ガスの流れが他方の隙間に流れ込む排ガスの流れに比べて悪い。このため、低出力時における可変容量ターボチャージャの性能が低下する虞があった。しかし、特許文献１には、ノズルベーンの両サイドの隙間のうち、回動軸周りに流入する排ガスの流れを改善するための知見については何ら開示されていない。
【0007】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、可変容量ターボチャージャにおいてノズルベーン周りの排ガスの流れを改善できるノズルベーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（１）本発明の少なくとも１つの実施形態に係るノズルベーンは、
可変容量ターボチャージャのノズルベーンであって、
シュラウド面とハブ面との間に画定される排ガス通路に回動自在に設けられるノズルベーン本体と、
前記ノズルベーン本体のシュラウド側端面及びハブ側端面の少なくとも一方において、前記ノズルベーン本体部の回動中心周りに形成されたフランジ部と、を備え、
前記フランジ部は、前記回動中心に対して、前記後縁側且つ前記ノズルベーンの負圧面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ１、前記前縁側且つ前記負圧面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ２、前記前縁側且つ前記ノズルベーンの圧力面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ３、前記後縁側且つ前記圧力面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ４とした場合に、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たす。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・（ｉ）
Ｒ４＜Ｒ３ ・・・（ｉｉ）
可変容量ターボチャージャのノズルベーンであって、
シュラウド面とハブ面との間に画定される排ガス通路に回動自在に設けられるノズルベーン本体と、
前記ノズルベーン本体のシュラウド側端面及びハブ側端面の少なくとも一方において、前記ノズルベーン本体部の回動中心周りに形成されたフランジ部と、を備え、
前記フランジ部は、前記回動中心に対して、前記後縁側且つ前記ノズルベーンの負圧面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ１、前記前縁側且つ前記負圧面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ２、前記前縁側且つ前記ノズルベーンの圧力面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ３、前記後縁側且つ前記圧力面側における前記フランジ部の外周縁までの最短距離をＲ４とした場合に、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たす。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・（ｉ）
Ｒ４＜Ｒ３ ・・・（ｉｉ）
【0009】
上記（１）の構成によれば、Ｒ１がＲ２より小さいことにより、負圧面において上流から流れて回動中心の近傍を通過した排ガスが、フランジ部５０の下流側において、上記回動軸が設けられたシュラウド面又はハブ面とノズルベーンとの間の隙間に流れ込み易くなるから、回動中心周りの排ガス流れを改善することができる。また、Ｒ４がＲ３より小さいことにより、負圧面側から隙間に流入した排ガスを、フランジ部５０の下流側において圧力面側の排ガス通路に円滑に流出させることができる。このように、ノズルベーンのフランジ部乃至回動軸周りの排ガス流れを改善することができるから、低出力時における可変容量ターボチャージャの性能を向上させることができる。
【0010】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記フランジ部は、前記排ガス通路側に面する排ガス通路側フランジ面を有し、
前記排ガス通路側フランジ面は、前記排ガス通路側に凸の円弧状に形成されたエッジ部を有していてもよい。
前記フランジ部は、前記排ガス通路側に面する排ガス通路側フランジ面を有し、
前記排ガス通路側フランジ面は、前記排ガス通路側に凸の円弧状に形成されたエッジ部を有していてもよい。
【0011】
上記（２）のように、フランジ部における排ガス通路側フランジ面のエッジ部が排ガス通路側に凸の円弧状に形成された構成によれば、排ガス通路側フランジ面に沿って流れた後に、ノズルベーンの回動軸側の隙間に流入する排ガスの流れが、通路側フランジ面のエッジ部を通過する際に剥離することを効果的に抑制することができる。つまり、剥離によって生じる乱流やスワールの発生を抑制することができるから、隙間を通過する排ガスの流れを改善することができ、低出力時における可変容量ターボチャージャの性能を向上させることができる。
【0012】
（３）いくつかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記ハブ側端面に形成されていてもよい。
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記ハブ側端面に形成されていてもよい。
【0013】
上記（３）の構成によれば、ノズルベーン本体のハブ側端面にフランジ部を有するノズルベーンにおいて、上記（１）又は（２）で述べた効果を享受することができる。
【0014】
（４）いくつかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記シュラウド側端面に形成されていてもよい。
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記シュラウド側端面に形成されていてもよい。
【0015】
上記（４）の構成によれば、ノズルベーン本体のシュラウド側端面にフランジ部を有するノズルベーンにおいて、上記（１）又は（２）で述べた効果を享受することができる。
【0016】
（５）いくつかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記ハブ側端面及び前記シュラウド端面に形成されていてもよい。
前記フランジ部は、前記ノズルベーン本体の前記ハブ側端面及び前記シュラウド端面に形成されていてもよい。
【0017】
上記（５）の構成によれば、ノズルベーン本体のハブ側端面及びシュラウド側端面にフランジ部を有するノズルベーンにおいて、上記（１）又は（２）で述べた効果を享受することができる。
【0018】
（６）いくつかの実施形態では、上記（１）～（５）のいずれか一つの構成において、
前記フランジ部は、次式（ｉｉｉ）を満たしてもよい。
Ｒ２＞Ｒ３ ・・・（ｉｉｉ）
前記フランジ部は、次式（ｉｉｉ）を満たしてもよい。
Ｒ２＞Ｒ３ ・・・（ｉｉｉ）
【0019】
上記（６）の構成によれば、例えば負圧面に流入する排ガスの流量と圧力面に流入する排ガスの流量との差が大きい状態で可変容量ターボチャージャが運転される場合において、フランジ部周りの排ガスを効率的に流通させることができる。
【0020】
（７）いくつかの実施形態では、上記（１）～（５）のいずれか一つの構成において、
前記フランジ部は、次式（ｉｖ）を満たしてもよい。
Ｒ２＜Ｒ３ ・・・（ｉｖ）
前記フランジ部は、次式（ｉｖ）を満たしてもよい。
Ｒ２＜Ｒ３ ・・・（ｉｖ）
【0021】
上記（７）の構成によれば、例えば負圧面に流入する排ガスの流量と圧力面に流入する排ガスの流量との差が大きい状態で可変容量ターボチャージャが運転される場合において、フランジ部周りの排ガスを効率的に流通させることができる。
【発明の効果】
【0022】
本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、可変容量ターボチャージャにおいてノズルベーン周りの排ガスの流れを改善できるノズルベーンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本開示の実施形態１に係るノズルベーンを含む可変容量ターボチャージャのタービンの断面図である。
【図3】一実施形態に係るノズルベーンの形状を示す斜視図であり、回動軸側且つ前縁側から見た負圧面を示す。
【図4】一実施形態に係るノズルベーンの形状を説明するための図であり、ノズル軸側から見た状態を示す斜視図である。
【図5】一実施形態に係るノズルベーンの形状を示す図であり、（Ａ）は前縁側から見た図、（Ｂ）は負圧面側から見た図である。
【図6】ノズルベーンの圧力面側におけるエントロピーの大きさを示すコンター図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。
【図7】ノズルベーン周辺の圧力を示すコンター図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合を示し、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。
【図8】ノズルベーン周辺の流線を示す図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合を示し、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。
【図9】他の実施形態に係るノズルベーンの形状を例示的に示す斜視図である。
【図10】他の実施形態に係るノズルベーンの形状を例示的に示す斜視図である。
【図11】他の実施形態に係るノズルベーンの形状を例示的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【0025】
先ず、本開示の一実施形態に係るノズルベーンが適用される可変容量ターボチャージャの概略構成について説明する。
図１は本開示の実施形態１に係るノズルベーンを含む可変容量ターボチャージャのタービンの断面図である。図２は図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
図１に示されるように、可変容量ターボチャージャ１のタービン２は、渦巻き状のタービンスクロール４が形成されたタービンハウジング３と、タービンハウジング３内においてタービンスクロール４の径方向内側に回動可能に設けられたタービンホイール５と、タービンスクロール４からタービンホイール５に流通する排ガスＧの流路面積を制御する可変ノズル機構６とを備えている。
図１は本開示の実施形態１に係るノズルベーンを含む可変容量ターボチャージャのタービンの断面図である。図２は図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
図１に示されるように、可変容量ターボチャージャ１のタービン２は、渦巻き状のタービンスクロール４が形成されたタービンハウジング３と、タービンハウジング３内においてタービンスクロール４の径方向内側に回動可能に設けられたタービンホイール５と、タービンスクロール４からタービンホイール５に流通する排ガスＧの流路面積を制御する可変ノズル機構６とを備えている。
【0026】
タービンホイール５は、軸受ハウジング７に回転可能に支持されたハブ２３と、ハブ２３の外周に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の動翼２５（タービン動翼）とを含む。
【0027】
可変ノズル機構６は、ノズル１０と、軸受ハウジング７に固定されたノズルマウント１３と、ノズルマウント１３に間隔を隔てて対向するように配置されたノズルプレート１４とを備えている。
なお、本開示において、タービンホイール５を取り囲むタービンハウジング３及びノズルプレート１４を含む隔壁部をシュラウドと称し、ノズルプレート１４における上記ノズルマウント１３との対向面をシュラウド面４１、ノズルマウント１３におけるノズルプレート１４との対向面をハブ面４３と称する。
ノズル１０は、タービンホイール５の周囲を取り囲むように設けられた複数のノズルベーン１１と、各ノズルベーン１１に固定されたノズル軸１２とを有している。各ノズル軸１２は、ノズルマウント１３に回動可能に支持されている。各ノズル軸１２は、リンク機構１５を介してアクチュエータ（図示せず）に連結されており、アクチュエータから与えられるトルクによって各ノズル軸１２が回動し、各ノズル軸１２の回動によってノズルベーン１１が回動するように構成されている。
なお、本開示において、タービンホイール５を取り囲むタービンハウジング３及びノズルプレート１４を含む隔壁部をシュラウドと称し、ノズルプレート１４における上記ノズルマウント１３との対向面をシュラウド面４１、ノズルマウント１３におけるノズルプレート１４との対向面をハブ面４３と称する。
ノズル１０は、タービンホイール５の周囲を取り囲むように設けられた複数のノズルベーン１１と、各ノズルベーン１１に固定されたノズル軸１２とを有している。各ノズル軸１２は、ノズルマウント１３に回動可能に支持されている。各ノズル軸１２は、リンク機構１５を介してアクチュエータ（図示せず）に連結されており、アクチュエータから与えられるトルクによって各ノズル軸１２が回動し、各ノズル軸１２の回動によってノズルベーン１１が回動するように構成されている。
【0028】
図２に示されるように、隣り合うノズルベーン１１，１１間に、タービンスクロール４を流通した排ガスＧが流通する排ガス通路１６が形成されている。排ガス通路１６を挟んで、外周側のタービンスクロール４側は排ガスＧにより高圧側となり、内周側のタービンホイール５側は低圧側となっている。タービンスクロール４を通過した排ガスＧは、一定の流れ角を伴って排ガス通路１６に流れ込む。その際、流れに面するノズルベーン１１の圧力面３２（後述）側は圧力が上昇し、反対に負圧面３３（後述）側は圧力が低い状態となる。
【0029】
続いて、本開示の一実施形態に係るノズルベーン１１について詳しく説明する。
図３は一実施形態に係るノズルベーンの形状を示す斜視図であり、回動軸側且つ前縁側から見た負圧面を示す。図４は一実施形態に係るノズルベーンの形状を説明するための図であり、ノズル軸側から見た状態を示す斜視図である。
図３に例示するように、本発明の少なくとも１つの実施形態に係るノズルベーン１１は、可変容量ターボチャージャ１のノズルベーン１１であって、シュラウド面４１とハブ面４３との間に画定される排ガス通路１６に回動自在に設けられるノズルベーン本体３１と、ノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１及びハブ側端面５２の少なくとも一方において、ノズルベーン本体３１の回動中心Ｃ周りに形成されたフランジ部５０と、を備えている。
図３は一実施形態に係るノズルベーンの形状を示す斜視図であり、回動軸側且つ前縁側から見た負圧面を示す。図４は一実施形態に係るノズルベーンの形状を説明するための図であり、ノズル軸側から見た状態を示す斜視図である。
図３に例示するように、本発明の少なくとも１つの実施形態に係るノズルベーン１１は、可変容量ターボチャージャ１のノズルベーン１１であって、シュラウド面４１とハブ面４３との間に画定される排ガス通路１６に回動自在に設けられるノズルベーン本体３１と、ノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１及びハブ側端面５２の少なくとも一方において、ノズルベーン本体３１の回動中心Ｃ周りに形成されたフランジ部５０と、を備えている。
【0030】
ノズルベーン本体３１は、圧力面３２、該圧力面３２とは反対側に面する負圧面３３、前縁３４及び後縁３５で画定される翼形状を有している。このノズルベーン本体３１は、そのコード方向における前縁３４と後縁３５との間において、コード方向と垂直且つ前縁３４又は後縁３５と平行な方向（つまりノズルベーン本体３１の幅方向）に沿う回動軸としての上記ノズル軸１２を介してノズルマウント１３に回動可能に支持されている。
【0031】
フランジ部５０は、一般に、ノズルベーン本体３１におけるハブ側端面５２側又はシュラウド側端面５１側のうち、上記リンク機構１５乃至ノズル軸１２が配置されている側に設けられており、リンク機構１５が収容されている空間に排ガスＧが流入することを防止する蓋の機能を有している。
そして、本開示におけるフランジ部５０は、例えば図４に示すように、回動中心Ｃに対して、後縁３５側且つノズルベーン１１の負圧面３３側（例えば第１象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ１、前縁３４側且つ負圧面３３側（例えば第２象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ２、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側（例えば第３象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ３、後縁３５側且つ圧力面３２側（例えば第４象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ４とした場合に、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たすように構成されている。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・（ｉ）
Ｒ４＜Ｒ３ ・・・（ｉｉ）
そして、本開示におけるフランジ部５０は、例えば図４に示すように、回動中心Ｃに対して、後縁３５側且つノズルベーン１１の負圧面３３側（例えば第１象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ１、前縁３４側且つ負圧面３３側（例えば第２象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ２、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側（例えば第３象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ３、後縁３５側且つ圧力面３２側（例えば第４象限とする）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離をＲ４とした場合に、次式（ｉ）又は（ｉｉ）を満たすように構成されている。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・（ｉ）
Ｒ４＜Ｒ３ ・・・（ｉｉ）
【0032】
すなわち、本開示におけるフランジ部５０は、ノズルベーン本体３１のコード方向に垂直な面であってノズル軸１２の軸線を含む面（ノズルベーン本体３１のコード方向に垂直且つＹ軸を通る面）を挟んで、前縁３４側と後縁３５側とが非対称に形成されており、後縁３５側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離が、前縁３４側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離に比べて小さくなるように構成されている。
【0033】
上記のように構成されたフランジ部５０は、例えば後縁３５側における負圧面３３又は圧力面３２とフランジ部５０の外周縁５８との接続位置乃至境界が、前縁３４側における負圧面３３又は圧力面３２とフランジ部５０の外周縁５８との接続位置乃至境界に比べて、回動中心Ｃからの距離が小さくなるように構成され得る（例えば後述する図９におけるＲ１，Ｒ２、図１０におけるＲ３，Ｒ４，図１１におけるＲ１，Ｒ２、及びＲ３，Ｒ４参照）。
【0034】
一方、フランジ部５０は、後縁３５側における負圧面３３又は圧力面３２とフランジ部５０の外周縁５８との接続位置乃至境界が、前縁３４側における負圧面３３又は圧力面３２とフランジ部５０の外周縁５８との接続位置乃至境界に比べて、回動中心Ｃからの距離が大きくなるように構成され得る。この場合、フランジ部５０は、例えばノズル軸１２の軸線方向視において、その外周縁５８の前縁３４側よりも外周縁５８の後縁３５側が、上記コード方向に対して緩やかな傾斜を有するように形成されていてもよい（例えば図３、図４及び図５（Ｂ）参照）。
【0035】
かかるフランジ部５０は、その外周縁５８が、ノズル軸１２の軸線方向視において、ノズルベーン本体３１の負圧面３３又は圧力面３２とそれぞれ滑らかな曲線で連続するように構成されていてもよい。すなわち、負圧面３３側におけるフランジ部５０の外周縁５８の前縁３４側及び後縁３５側の端部は夫々、各々が面する排ガス通路１６側に向けて凹の滑らかな曲面で負圧面３３に連続するように構成され得る。また、圧力面３２側におけるフランジ部５０の外周縁５８の前縁３４側及び後縁３５側の端部は夫々、各々が面する排ガス通路１６側に向けて凹の滑らかな曲面で圧力面３２に連続するように構成され得る。
【0036】
上述した構成によれば、Ｒ１がＲ２より小さいことにより、負圧面３３において上流から流れて回動中心Ｃの近傍を通過した排ガスＧが、フランジ部５０の下流側において、上記ノズル軸１２（回動軸）が設けられたシュラウド面４１又はハブ面４３とノズルベーン１１との間の隙間１８に流れ込み易くなるから、回動中心Ｃ周りの排ガスＧ流れを改善することができる。また、Ｒ４がＲ３より小さいことにより、負圧面３３側から隙間１８に流入した排ガスＧを、フランジ部５０の下流側において圧力面３２側の排ガス通路１６に円滑に流出させることができる。このように、ノズルベーン１１のフランジ部５０乃至ノズル軸１２周りの排ガスＧ流れを改善することができるから、可変容量ターボチャージャ１の性能（特に、低出力時における可変容量ターボチャージャ１の性能）を向上させることができる。
【0037】
続いて、図５は一実施形態に係るノズルベーンの形状を示す図であり、（Ａ）は前縁側から見た図、（Ｂ）は負圧面側から見た図である。
幾つかの実施形態では、上記構成において、例えば図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に例示するように、フランジ部５０は、排ガス通路１６側に面する排ガス通路側フランジ面５５を有している。この排ガス通路側フランジ面５５は、例えば排ガス通路１６側に凸の円弧状に形成されたエッジ部５６を有していてもよい。
幾つかの実施形態では、上記構成において、例えば図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に例示するように、フランジ部５０は、排ガス通路１６側に面する排ガス通路側フランジ面５５を有している。この排ガス通路側フランジ面５５は、例えば排ガス通路１６側に凸の円弧状に形成されたエッジ部５６を有していてもよい。
【0038】
エッジ部５６は、例えば周面部と底面部とが所定の角度で交差する稜線乃至境界を有して円筒状乃至円錐台状に形成された従来のフランジ部に比べて、角がない（或いは滑らかな曲面により角が丸みを帯びた）凸形状に形成される。このようなエッジ部５６は、例えば回動中心Ｃから離れるにつれて、ノズル軸１２が設けられている側のノズルベーン本体３１の端面（例えばノズル軸１２がハブ面４３側に設けられている場合はハブ側端面５２であり、ノズル軸１２がシュラウド面４１に設けられている場合はシュラウド側端面５１）との距離が漸次小さくなるようにして形成される。
【0039】
上記エッジ部５６は、フランジ部５０の外周縁５８の少なくとも一部に形成されていてもよいし、フランジ部５０の外周縁５８の全周に亘って滑らかな曲面状に形成されていてもよい。
フランジ部５０における前縁３４側のエッジ部５６の曲率と、同後縁３５側のエッジ部５６の曲率とは、同じであってもよいし異なっていてもよい。また、エッジ部５６の曲率は、例えば前縁３４側又は後縁３５側において夫々一律であってもよいし、任意の箇所において部分的に異なっていてもよく、夫々の箇所が滑らかに連続して形成され得るように任意に設定してもよい。
フランジ部５０における前縁３４側のエッジ部５６の曲率と、同後縁３５側のエッジ部５６の曲率とは、同じであってもよいし異なっていてもよい。また、エッジ部５６の曲率は、例えば前縁３４側又は後縁３５側において夫々一律であってもよいし、任意の箇所において部分的に異なっていてもよく、夫々の箇所が滑らかに連続して形成され得るように任意に設定してもよい。
【0040】
ここで、図６、図７及び図８を参照し、上記構成を有するフランジ部５０の作用について説明する。
図６はノズルベーンの圧力面側におけるエントロピーの大きさを示すコンター図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。図７はノズルベーン周辺の圧力を示すコンター図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合を示し、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。図８はノズルベーン周辺の流線を示す図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合を示し、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。
図６はノズルベーンの圧力面側におけるエントロピーの大きさを示すコンター図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。図７はノズルベーン周辺の圧力を示すコンター図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合を示し、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。図８はノズルベーン周辺の流線を示す図であり、（Ａ）は一実施形態に係るノズルベーンの場合を示し、（Ｂ）は比較例として示す従来のノズルベーンの場合を示す。
【0041】
まず、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照すると、図６（Ａ）に示す本開示のノズルベーン１１の圧力面３２側では、ノズル軸１２よりも後縁３５側に位置する領域Ｐ１のエントロピーが、図６（Ｂ）に比較例として示す従来のノズルベーンの圧力面３２側におけるノズル軸１２より後縁３５側に位置する領域Ｐ２のエントロピーに比べて低くなっていることがわかる。上記は排ガスＧの流れにどの程度の損失が生じているかを示しており、エントロピーが高いほど損失が大きいことを意味する。従って図６（Ａ）及び図６（Ｂ）から、上記フランジ部５０を備えた本開示のノズルベーン１１を採用することで、排ガスＧの流れの損失を大幅に低減できることがわかる。
【0042】
続いて、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照すると、図７（Ａ）に示す本開示のノズルベーン１１の圧力面３２側では、ノズル軸１２よりも後縁３５側に位置する領域Ｐ３の圧力が、図７（Ｂ）に比較例として示す従来のノズルベーンの圧力面３２側におけるノズル軸１２より後縁３５側に位置する領域Ｐ４の圧力に比べて高いことがわかる。つまり図７（Ａ）及び図７（Ｂ）から、上記フランジ部５０を備えた本開示のノズルベーン１１を採用することで、フランジ部５０周辺を通過した排ガスＧの流れの圧力損失を大幅に低減できることがわかる。
【0043】
そして、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照すると、図８（Ｂ）に比較例として示す従来のノズルベーンの圧力面３２側におけるノズル軸１２より後縁３５側に位置する領域Ｐ６では、当該領域Ｐ６を通過する排ガスＧの流れの流線が少ない（或いは殆どない）ことから、従来のフランジ部の形状により排ガスＧの流れに剥離が生じ、フランジ部周辺の流れが悪化していることがわかる。これに対して、図８（Ａ）に示す本開示のノズルベーン１１の圧力面３２側では、ノズル軸１２よりも後縁３５側に位置する領域Ｐ５を通過する排ガスＧの流れを示す流線が有効に存在している。つまり図８（Ａ）及び図８（Ｂ）から、上記フランジ部５０を備えた本開示のノズルベーン１１を採用することで、フランジ部５０周辺を通過する排ガスＧの流れが大幅に改善されることがわかる。
【0044】
このように、フランジ部５０における排ガス通路側フランジ面５５のエッジ部５６が排ガス通路１６側に凸の円弧状に形成された構成によれば、排ガス通路側フランジ面５５に沿って流れた後に、ノズルベーン１１の回動軸であるノズル軸１２側の隙間１８に流入する排ガスＧの流れが、排ガス通路側フランジ面５５のエッジ部５６を通過する際に剥離することを効果的に抑制することができる。つまり、剥離によって生じる乱流やスワールの発生を抑制することができるから、隙間１８を通過する排ガスＧの流れを改善することができ、低出力時における可変容量ターボチャージャ１の性能を向上させることができる。
【0045】
いくつかの実施形態では、上述したいずれか一つの構成において、例えば図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に例示するように、フランジ部５０は、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２に形成されていてもよい。
このように構成すれば、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２にフランジ部５０を有するノズルベーン１１において、上記いずれかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
このように構成すれば、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２にフランジ部５０を有するノズルベーン１１において、上記いずれかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
【0046】
また、いくつかの実施形態では、上述したいずれか一つの構成において、フランジ部５０は、ノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１に形成されていてもよい。なお、このようにシュラウド側端面５１に設けられたフランジ部５０による、排ガス通路１６内の排ガスＧの流れに対する影響については、上述したハブ側端面５２側にフランジ部５０を設けた場合と同様に説明されるため、説明を省略する。
このようにノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１にフランジ部５０を設けた構成によれば、ノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１にフランジ部５０を有するノズルベーン１１において、上記いずれかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
このようにノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１にフランジ部５０を設けた構成によれば、ノズルベーン本体３１のシュラウド側端面５１にフランジ部５０を有するノズルベーン１１において、上記いずれかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
【0047】
続いて、図９は他の実施形態に係るノズルベーンの形状を例示的に示す斜視図である。図１０は他の実施形態に係るノズルベーンの形状を例示的に示す斜視図である。
いくつかの実施形態では、上述したいずれか一つの構成において、例えば図９及び図１０に例示するように、フランジ部５０は、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２及びシュラウド側端面５１に形成されていてもよい。
すなわち、フランジ部５０は、ノズルベーン本体３１の幅方向における両サイドに夫々設けられていてもよい。
このようにノズルベーン本体３１の両サイドにフランジ部５０を設けた構成によれば、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２及びシュラウド側端面５１にフランジ部を有するノズルベーンにおいて、上記いずれかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
いくつかの実施形態では、上述したいずれか一つの構成において、例えば図９及び図１０に例示するように、フランジ部５０は、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２及びシュラウド側端面５１に形成されていてもよい。
すなわち、フランジ部５０は、ノズルベーン本体３１の幅方向における両サイドに夫々設けられていてもよい。
このようにノズルベーン本体３１の両サイドにフランジ部５０を設けた構成によれば、ノズルベーン本体３１のハブ側端面５２及びシュラウド側端面５１にフランジ部を有するノズルベーンにおいて、上記いずれかの実施形態で述べた効果を享受することができる。
【0048】
いくつかの実施形態では、上述したいずれか一つの構成において、例えば図９に例示するように、フランジ部５０は、次式（ｉｉｉ）を満たしてもよい。
Ｒ２＞Ｒ３ ・・・（ｉｉｉ）
Ｒ２＞Ｒ３ ・・・（ｉｉｉ）
【0049】
すなわち、幾つかの実施形態におけるフランジ部５０は、前縁３４側且つ負圧面３３側（例えば第２象限）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ２が、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側（例えば第３象限）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ３よりも大きく構成され得る。
なお、図９に示す例では、シュラウド側端面５１及びハブ側端面５２の両方に、夫々式（ｉｉｉ）を満たすフランジ部５０が設けられた構成例を示しているが、シュラウド側端面５１又はハブ側端面５２の何れか一方のみに上記式（ｉｉｉ）を満たすフランジ部５０が設けられていてもよい。
このように、前縁３４側且つ負圧面３３側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ２を、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ３よりも大きく（Ｒ２＞Ｒ３）した構成によれば、例えば負圧面３３に流入する排ガスＧの流量と圧力面３２に流入する排ガスＧの流量との差が大きい状態（例えば負圧面３３側の排ガスＧの流入量が圧力面３２側の排ガスＧの流入量より大きい場合）で可変容量ターボチャージャ１が運転される場合において、フランジ部５０周りの排ガスＧを効率的に流通させることができる。
なお、図９に示す例では、シュラウド側端面５１及びハブ側端面５２の両方に、夫々式（ｉｉｉ）を満たすフランジ部５０が設けられた構成例を示しているが、シュラウド側端面５１又はハブ側端面５２の何れか一方のみに上記式（ｉｉｉ）を満たすフランジ部５０が設けられていてもよい。
このように、前縁３４側且つ負圧面３３側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ２を、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ３よりも大きく（Ｒ２＞Ｒ３）した構成によれば、例えば負圧面３３に流入する排ガスＧの流量と圧力面３２に流入する排ガスＧの流量との差が大きい状態（例えば負圧面３３側の排ガスＧの流入量が圧力面３２側の排ガスＧの流入量より大きい場合）で可変容量ターボチャージャ１が運転される場合において、フランジ部５０周りの排ガスＧを効率的に流通させることができる。
【0050】
【0051】
すなわち、幾つかの実施形態におけるフランジ部５０は、前縁３４側且つ負圧面３３側（例えば第２象限）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ２が、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側（例えば第３象限）におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ３よりも小さく構成され得る。
例えば図１０に示す例のように、シュラウド側端面５１及びハブ側端面５２の両方にフランジ部５０が設けられていてもよい。一方、図１１に示す例のように、シュラウド側端面５１又はハブ側端面５２のうちいずれか一方のみにフランジ部５０が設けられていてもよい。
このように、前縁３４側且つ負圧面３３側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ２を、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ３よりも小さく（Ｒ２＜Ｒ３）した構成によれば、例えば負圧面３３に流入する排ガスＧの流量と圧力面３２に流入する排ガスＧの流量との差が大きい状態（例えば圧力面３２側の排ガスＧの流入量が負圧面３３側の排ガスＧの流入量より大きい場合）で可変容量ターボチャージャ１が運転される場合において、フランジ部５０周りの排ガスＧを効率的に流通させることができる。
例えば図１０に示す例のように、シュラウド側端面５１及びハブ側端面５２の両方にフランジ部５０が設けられていてもよい。一方、図１１に示す例のように、シュラウド側端面５１又はハブ側端面５２のうちいずれか一方のみにフランジ部５０が設けられていてもよい。
このように、前縁３４側且つ負圧面３３側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ２を、前縁３４側且つノズルベーン１１の圧力面３２側におけるフランジ部５０の外周縁５８までの最短距離Ｒ３よりも小さく（Ｒ２＜Ｒ３）した構成によれば、例えば負圧面３３に流入する排ガスＧの流量と圧力面３２に流入する排ガスＧの流量との差が大きい状態（例えば圧力面３２側の排ガスＧの流入量が負圧面３３側の排ガスＧの流入量より大きい場合）で可変容量ターボチャージャ１が運転される場合において、フランジ部５０周りの排ガスＧを効率的に流通させることができる。
【0052】
本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、可変容量ターボチャージャ１においてノズルベーン１１周りの排ガスＧの流れを改善できるノズルベーン１１を提供することができる。
【符号の説明】
【0053】
１ 可変容量ターボチャージャ
２ タービン
３ タービンハウジング（シュラウド）
４ タービンスクロール
５ タービンホイール（タービンロータ）
６ 可変ノズル機構
７ 軸受ハウジング
１０ ノズル
１１ ノズルベーン
１２ ノズル軸（回動軸）
１３ ノズルマウント
１４ ノズルプレート
１５ リンク機構
１６ 排ガス通路
１８ 隙間
２３ ハブ
２５ タービン動翼
３１ ノズルベーン本体
３２ 圧力面
３３ 負圧面
３４ 前縁
３５ 後縁
４１ シュラウド面
４３ ハブ面
５０ フランジ部
５１ シュラウド側端面
５２ ハブ側端面
５５ 排ガス通路側フランジ面
５６ エッジ部
５８ 外周縁
Ｌ コード長（ノズルベーン本体）
Ｇ 排ガス
Ｃ ノズルベーン本体の回動中心
２ タービン
３ タービンハウジング（シュラウド）
４ タービンスクロール
５ タービンホイール（タービンロータ）
６ 可変ノズル機構
７ 軸受ハウジング
１０ ノズル
１１ ノズルベーン
１２ ノズル軸（回動軸）
１３ ノズルマウント
１４ ノズルプレート
１５ リンク機構
１６ 排ガス通路
１８ 隙間
２３ ハブ
２５ タービン動翼
３１ ノズルベーン本体
３２ 圧力面
３３ 負圧面
３４ 前縁
３５ 後縁
４１ シュラウド面
４３ ハブ面
５０ フランジ部
５１ シュラウド側端面
５２ ハブ側端面
５５ 排ガス通路側フランジ面
５６ エッジ部
５８ 外周縁
Ｌ コード長（ノズルベーン本体）
Ｇ 排ガス
Ｃ ノズルベーン本体の回動中心
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】