特許 7374343 ターボチャージャー

(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】2023-10-26

(45)【発行日】2023-11-06

(54)【発明の名称】ターボチャージャー

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/00 20060101AFI20231027BHJP

【ＦＩ】

F02B39/00 Q

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022564879

(86)(22)【出願日】2020-11-25

(86)【国際出願番号】 JP2020043800

(87)【国際公開番号】W WO2022113199

(87)【国際公開日】2022-06-02

【審査請求日】2023-01-13

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】星 徹

(72)【発明者】

【氏名】永代 行日出

(72)【発明者】

【氏名】中江 修二

(72)【発明者】

【氏名】森 敏和

(72)【発明者】

【氏名】萩原 嵩暁

【審査官】池田 匡利

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０１５０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１３８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１２３９０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０８７７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１１６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８８３７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸回りに回転可能に設けられたハブ、及び前記ハブの径方向外側に、前記中心軸回りの周方向に間隔をあけて複数配置された動翼を備えたインペラと、
前記インペラの径方向外側に配置され、排気ガスを周方向に旋回させつつ径方向内側の前記インペラに向けて案内する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、
複数の前記動翼間に形成される複数の翼間流路部のうち、少なくとも一つの前記翼間流路部の前記周方向の流路幅が、他の前記翼間流路部の流路幅と異なり、
第一の前記翼間流路部における前記ハブの径寸法は、前記第一の翼間流路部よりも大きい流路幅を有する第二の前記翼間流路部における前記ハブの径寸法よりも大きい
ターボチャージャー。

【請求項2】

前記複数の動翼は、前記周方向に等間隔に配置された第一の動翼群と、前記周方向に等間隔に配置された第二の動翼群を有し、
前記第二の動翼群の前記各動翼が、前記第一の動翼群の前記各動翼に対し、前記周方向に位相をずらした配置となっている請求項１に記載のターボチャージャー。

【請求項3】

複数の前記動翼は、前記排気ガスの流れ方向下流側で前記周方向に隣接する翼間の最小流路面積が等しく、前記排気ガスの流れ方向上流側で前記周方向に不等間隔になるように配置されている
請求項１又は２に記載のターボチャージャー。

【請求項4】

前記タービンハウジングは、前記インペラの前記周方向で異なる複数箇所から、それぞれ前記排気ガスを前記インペラに供給する複数の前記スクロール流路を備えている
請求項１から３のいずれか一項に記載のターボチャージャー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ターボチャージャーに関する。

【背景技術】

【0002】

ターボチャージャー（過給機）等の回転機械においては、効率の向上、振動の抑制、騒音の低減等を目的として、常に様々な改善が成されている。
例えば、特許文献１には、静翼の円周方向において、周方向の一部の喉幅を、他の正規の喉幅と異ならせることで、動翼との共振を回避する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】日本国特許第３１８１２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ターボチャージャーにおいては、エンジンから排出される排気ガスを、インペラの径方向外側で周方向に旋回させつつ、径方向内側のインペラの動翼に案内するスクロール部を備えている。ターボチャージャーの効率を高めるには、インペラの径方向外側に配置されたスクロール部の舌部と、インペラを構成する動翼との隙間をなるべく小さくするのが好ましい。しかしながら、舌部と動翼との隙間を小さくすると、舌部下流で生じる排気ガスの低流速領域で、動翼が通過する際の圧力変動によって騒音が生じることがある。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、騒音を抑制することができるターボチャージャーを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係るターボチャージャーは、中心軸回りに回転可能に設けられたハブ、及び前記ハブの径方向外側に、前記中心軸回りの周方向に間隔をあけて複数配置された動翼を備えたインペラと、前記インペラの径方向外側に配置され、排気ガスを周方向に旋回させつつ径方向内側の前記インペラに向けて案内する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、複数の動翼間に形成される複数の翼間流路部のうち、少なくとも一つの前記翼間流路部の周方向の流路幅が、他の前記翼間流路部の流路幅と異なる。

【発明の効果】

【0007】

本開示のターボチャージャーによれば、騒音を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施形態におけるターボチャージャーの概略構成を示す図である。

【図2】本開示の第一実施形態におけるターボチャージャーのタービンを、中心軸方向から見た図である。

【図3】本開示の第一実施形態におけるタービンを構成するインペラを中心軸方向から見た図である。

【図4】本開示の第一実施形態におけるインペラの荷重変動のシミュレーション結果を示す図である。

【図5】図４のシミュレーション結果に基づいた騒音の周波数分布を示す図である。

【図6】本開示の第一実施形態の変形例におけるインペラの荷重変動のシミュレーション結果を示す図である。

【図7】図６のシミュレーション結果に基づいた騒音の周波数分布を示す図である。

【図8】本開示の第二実施形態におけるタービンを構成するインペラを中心軸方向から見た図である。

【図9】本開示の第二実施形態におけるインペラの荷重変動のシミュレーション結果を示す図である。

【図10】図９のシミュレーション結果に基づいた騒音の周波数分布を示す図である。

【図11】本開示の第三実施形態におけるタービンを構成するインペラを中心軸方向から見た図である。

【図12】本開示の第四実施形態におけるタービンを構成するインペラを中心軸方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜第一実施形態＞
以下、図面を参照して、本開示のターボチャージャーを説明する。
（ターボチャージャーの構成）
図１に示すように、ターボチャージャー１０は、ターボチャージャー本体１１と、コンプレッサ２０と、タービン３０と、を備えている。このターボチャージャー１０は、例えば、自動車等にエンジンの補機として搭載される。

【0010】

ターボチャージャー本体１１は、軸受ハウジング１２と、回転軸１３と、を備えている。

【0011】

軸受ハウジング１２は、ブラケット（図示せず）、コンプレッサ２０、タービン３０等を介して車体等に支持される。回転軸１３は、軸受ハウジング１２の内部に収容されている。回転軸１３は、軸受１４Ａ，１４Ｂを介して、軸受ハウジング１２内で中心軸Ｃ回りに回転自在に支持されている。回転軸１３の中心軸Ｃ方向の両端は、軸受ハウジング１２の外部に突出している。

【0012】

コンプレッサ２０は、軸受ハウジング１２の中心軸Ｃ方向の一端側に配置されている。コンプレッサ２０は、コンプレッサホイール２１と、コンプレッサハウジング２２と、を備えている。コンプレッサホイール２１は、軸受ハウジング１２の外部で、回転軸１３の端部に接続されている。コンプレッサホイール２１は、回転軸１３と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。コンプレッサハウジング２２は、軸受ハウジング１２の中心軸Ｃ方向の一端側に連結されている。コンプレッサハウジング２２は、コンプレッサホイール２１を内部に収容している。コンプレッサハウジング２２内には、外部から導入される空気の流路２２ｒが形成されている。流路２２ｒは、外部から導入される空気をコンプレッサホイール２１に案内するとともに、コンプレッサホイール２１を経た空気を、エンジン（図示無し）に送り込む。

【0013】

（タービンの構成）
タービン３０は、軸受ハウジング１２の他端側に配置されている。タービン３０は、タービンハウジング４０と、インペラ３１Ａと、を備えている。

【0014】

タービンハウジング４０は、軸受ハウジング１２の他端側に連結されている。タービンハウジング４０は、インペラ３１Ａに対し、中心軸Ｃを中心とした径方向Ｄｒの外側に配置されている。タービンハウジング４０は、インペラ３１Ａを内部に収容している。

【0015】

図２に示すように、タービンハウジング４０は、ガス導入部（図示無し）と、スクロール流路４３，４４と、を有している。ガス導入部（図示無し）は、外部に向かって開口し、エンジン（図示無し）から排出される排気ガスをタービンハウジング４０内に導入する。

【0016】

スクロール流路４３，４４は、タービンハウジング４０内に形成されている。スクロール流路４３，４４は、インペラ３１Ａを回転駆動させる排気ガスを、周方向Ｄｃに旋回しつつ、漸次径方向Ｄｒの内側に向かうように案内する。
タービンハウジング４０は、筒状の周壁４１と、周壁４１の内部に形成された中間壁４２と、を有している。周壁４１は、全体として渦巻き状で、ガス導入部（図示無し）から周方向Ｄｃに連続しつつ、漸次径方向Ｄｒの内側に向かって延びている。中間壁４２は、筒状の周壁４１内を、中心軸Ｃを中心とした径方向Ｄｒの外側と、径方向Ｄｒの内側とに区画している。これにより、タービンハウジング４０の周壁４１内には、中間壁４２に対して径方向Ｄｒの外側に配置されたスクロール流路４３と、中間壁４２に対して径方向Ｄｒの内側に配置されたスクロール流路４４とが画成されている。

【0017】

周壁４１、及び中間壁４２は、インペラ３１Ａに対し、径方向Ｄｒの外側で近接する位置に、舌部４１ｓ、４２ｓを有している。周壁４１の舌部４１ｓと、中間壁４２の舌部４２ｓとは、インペラ３１Ａを挟んで、周方向Ｄｃでほぼ１８０°異なる位置に配置されている。スクロール流路４３、及びスクロール流路４４は、径方向Ｄｒの内側のインペラ３１Ａに向かって開口するノズル部４３ｎ、４４ｎを有している。ノズル部４３ｎと、ノズル部４４ｎとは、インペラ３１Ａを挟んで径方向Ｄｒで対向している。スクロール流路４３のノズル部４３ｎは、周壁４１の舌部４１ｓと、中間壁４２の舌部４２ｓとの間で、周方向Ｄｃにほぼ１８０°にわたって開口している。スクロール流路４４のノズル部４４ｎは、中間壁４２の舌部４２ｓと、周壁４１の舌部４１ｓとの間で、周方向Ｄｃにほぼ１８０°にわたって開口している。

【0018】

また、図１に示すように、タービンハウジング４０には、周壁４１の径方向Ｄｒの内側に、インペラ３１Ａから排出される排気ガスを、中心軸Ｃに向かって排出する排気部４５が形成されている。

【0019】

このようなタービンハウジング４０のガス導入部（図示無し）には、エンジン（図示無し）から排気ガスが供給される。ガス導入部（図示無し）から流れ込んだ排気ガスは、スクロール流路４３，４４に沿ってインペラ３１Ａの径方向Ｄｒの外側で周方向Ｄｃに旋回しつつ、漸次径方向Ｄｒの内側に流れていく。排気ガスは、ノズル部４３ｎ、４４ｎから、径方向Ｄｒの内側のインペラ３１Ａに供給される。排気ガスの流れが当たることで、インペラ３１Ａは中心軸Ｃ回りに回転する。インペラ３１Ａを経た排気ガスは、インペラ３１Ａの径方向Ｄｒの内側から排気部４５を通して外部に排出される。
このようなインペラ３１Ａの回転により、回転軸１３及びコンプレッサホイール２１が、インペラ３１Ａと一体に中心軸Ｃ回りに回転する。コンプレッサホイール２１は、中心軸Ｃ回りに回転することによって、コンプレッサハウジング２２内に外部から導入された空気を圧縮する。コンプレッサ２０で圧縮された空気は、コンプレッサハウジング２２からエンジン（図示無し）に供給される。

【0020】

（インペラの構成）
インペラ３１Ａは、軸受ハウジング１２の外部で、回転軸１３の中心軸Ｃ方向の他端側に配置されている。インペラ３１Ａは、回転軸１３と一体に中心軸Ｃ回りに回転する。図１～図３に示すように、インペラ３１Ａは、ハブ３２と、動翼３３と、を一体に備えている。

【0021】

ハブ３２は、回転軸１３の中心軸Ｃ方向の他端側に固定されている。ハブ３２は、回転軸１３と一体に中心軸Ｃ回りに回転可能とされている。ハブ３２は、中心軸Ｃ方向から見て、円盤状を成している。ハブ３２は、径方向Ｄｒの内側のハブ中心部３２ａで中心軸Ｃ方向に一定寸法の厚みを有している。ハブ３２は、ハブ中心部３２ａから径方向Ｄｒ外側に向かって、中心軸Ｃ方向の厚みが漸次縮小している。ハブ３２は、中心軸Ｃ方向において排気部４５側を向く側に、ディスク面３２ｆを有している。ディスク面３２ｆは、径方向Ｄｒ外側に向かうにしたがって、中心軸Ｃ方向で排気部４５に近い側から中心軸Ｃ方向で排気部４５と反対側の軸受ハウジング１２側に漸次向かう凹状の湾曲面により形成されている。

【0022】

動翼３３は、ディスク面３２ｆに、中心軸Ｃ回りの周方向Ｄｃに間隔をあけて複数が配置されている。本開示の実施形態において、インペラ３１Ａは、例えば１０枚の動翼３３を備えている。

【0023】

各動翼３３は、前縁３３ｆと、後縁３３ｒと、を有している。前縁３３ｆは、径方向Ｄｒ外側を向き、スクロール流路４３，４４のノズル部４３ｎ、４４ｎに臨んでいる。前縁３３ｆは、径方向Ｄｒ外側に位置する周壁４１の舌部４１ｓ、及び中間壁４２の舌部４２ｓに対し、径方向Ｄｒで定められた隙間を隔てるように配置されている。後縁３３ｒは、中心軸Ｃ方向の他方側を向き、排気部４５に臨んでいる。

【0024】

図３に示すように、このようなインペラ３１Ａには、周方向Ｄｃで隣り合う動翼３３同士の間に、翼間流路部Ｒが形成されている。インペラ３１Ａの径方向Ｄｒ外側のスクロール流路４３，４４から径方向Ｄｒ内側に向かって流入する排気ガスは、周方向Ｄｃで互いに隣接する動翼３３の間の翼間流路部Ｒを通る。動翼３３の前縁３３ｆから径方向Ｄｒ内側に向かって流れ込んだ排気ガスは、ディスク面３２ｆの湾曲によって流れの向きを変え、動翼３３の後縁３３ｒから中心軸Ｃに沿って排出される。インペラ３１Ａは、このような翼間流路部Ｒを、周方向Ｄｃに複数有している。

【0025】

インペラ３１Ａは、複数の動翼３３間に形成される複数の翼間流路部Ｒのうち、少なくとも一つの翼間流路部Ｒ１の周方向Ｄｃの流路幅が、他の翼間流路部Ｒ２の流路幅と異なる。本開示の実施形態において、インペラ３１Ａは、周方向Ｄｃの流路幅が互いに異なる翼間流路部Ｒ１と、翼間流路部Ｒ２とを有している。

【0026】

例えば、流路幅は、隣り合う動翼３３同士の間に形成されている動翼３３の前縁３３ｆ側における挟み角であってもよい。
例えば、翼間流路部Ｒ１は、挟み角θ１で隣り合う動翼３３同士の間に形成されていてもよい。
例えば、翼間流路部Ｒ２は、挟み角θ２で隣り合う動翼３３同士の間に形成されていてもよい。

【0027】

例えば、本開示の実施形態において、挟み角θ１は、挟み角θ２よりも小さくてもよい。
例えば、挟み角θ１は、例えば３１°に設定されていてもよい。
例えば、挟み角θ２は、例えば４１°に設定されていてもよい。
例えば、周方向Ｄｃの流路幅が互いに異なる翼間流路部Ｒ１と、翼間流路部Ｒ２とは、周方向Ｄｃに交互に配列されていてもよい。

【0028】

もし、動翼３３の周方向Ｄｃの厚さが、挟み角に対し無視できない程度の厚さである場合、挟み角は、隣り合う動翼３３が互いに対向する面がなす角であってもよい。その際、例えば、挟み角θ１は、３１°から動翼３３の周方向Ｄｃの厚さに相当する角度を引いた角度に設定され、挟み角θ２は、４１°から動翼３３の周方向Ｄｃの厚さに相当する角度を引いた角度に設定されてもよい。
ただし、図３の場合を含め、以下、動翼３３の周方向Ｄｃの厚さが、挟み角に対し無視できる程度の厚さである場合について説明する。

【0029】

このようにして、インペラ３１Ａは、周方向Ｄｃに不等間隔で配置された複数枚の動翼３３を有している。インペラ３１Ａは、周方向Ｄｃの流路幅（挟み角）が互いに異なる２種類の翼間流路部Ｒ１、Ｒ２の組を、計５組有している。

【0030】

ここで、周方向Ｄｃの流路幅（挟み角）が互いに異なる２種類の翼間流路部Ｒ１、Ｒ２は、５枚ずつの動翼３３からなる動翼群Ｇ１（第一の動翼群）、動翼群Ｇ２（第二の動翼群）から構成されている。動翼群Ｇ１、Ｇ２は、それぞれ、周方向Ｄｃに７２°ごとに等間隔に配置された５枚の動翼３３からなる。動翼群Ｇ２の各動翼３３は、動翼群Ｇ１の各動翼３３に対し、周方向Ｄｃの右回りに位相をずらした配置となっている。
このため、５枚ずつの動翼群Ｇ１、Ｇ２をそれぞれユニット化し、位相をずらして形成することによって、全体として周方向Ｄｃに不等間隔で配置された複数枚の動翼３３を容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー１０を容易に製造することができる。

【0031】

このようなインペラ３１Ａを用いて、舌部４１ｓ、４２ｓに作用する荷重（圧力）変動についてシミュレーションを行うと、図４に示す圧力変動波形Ｗ１のように、インペラ３１Ａが中心軸Ｃ回りに回転して舌部４１ｓ、４２ｓと複数の動翼３３とが接近することで、不等ピッチの荷重変動が生じる。これに対し、比較のため、複数の動翼を周方向Ｄｃに等間隔で配置した場合についても同様のシミュレーションを行ったところ、圧力変動波形Ｗ２は、等ピッチの荷重変動が生じるものとなった。
さらに、圧力変動波形Ｗ１、Ｗ２について周波数解析を行うと、図５に示すように、複数の動翼を周方向Ｄｃに等間隔で配置した場合は、特定周波数域ｆに荷重変動が集中しているのに対し、複数の動翼３３を不等間隔に配置し、翼間流路部Ｒ１の周方向Ｄｃの流路幅と、翼間流路部Ｒ２の流路幅と異ならせた場合、荷重変動が複数の周波数域に分散した。

【0032】

上述した実施形態のターボチャージャー１０によれば、複数の翼間流路部Ｒのうち、一部の翼間流路部Ｒ１の周方向Ｄｃの流路幅が、他の翼間流路部Ｒ２の流路幅と異なっている。これにより、複数の動翼３３と、舌部４１ｓ、４２ｓとの隙間で生じる圧力変動が不等ピッチとなる。このため、複数の動翼３３と舌部４１ｓ、４２ｓとの隙間を拡大することなく、隙間で生じる騒音の周波数を分散させることができる。これにより、特定周波数における騒音を低減することができる。したがって、騒音を抑制することが可能となる。

【0033】

また、上述したようなターボチャージャー１０は、第二の動翼群Ｇ２の各動翼３３が、第一の動翼群Ｇ１の各動翼３３に対し、周方向Ｄｃに位相をずらした配置となっている。
これにより、第一の動翼群Ｇ１と、第二の動翼群Ｇ２と、をそれぞれユニット化し、位相をずらして配置することによって、全体として周方向Ｄｃに不等間隔で配置された複数枚の動翼３３を容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー１０を容易に製造することができる。

【0034】

特に、上述したようなターボチャージャー１０のように、インペラ３１Ａにおける動翼３３の数が偶数であれば、第一の動翼群Ｇ１の動翼３３の枚数と、第二の動翼群Ｇ２の動翼３３の枚数とが、同じ枚数となるようにインペラ３１Ａを構成することができる。
このため、第一の動翼群Ｇ１と、第二の動翼群Ｇ２とを組み合わせた際に、インペラ３１Ａの中心のバランスがとりやすい。

【0035】

（第一実施形態の変形例）
なお、上記実施形態において、翼間流路部Ｒ１の挟み角θ１を３１°とし、翼間流路部Ｒ２の挟み角θ２を４１°と設定したが、これに限られない。翼間流路部Ｒ１の挟み角θ１、翼間流路部Ｒ２の挟み角θ２は、適宜変更可能である。
例えば、翼間流路部Ｒ１の挟み角θ１を２６°とし、翼間流路部Ｒ２の挟み角θ２を４６°と設定してもよい。この場合、図６に示すように、挟み角θ１、θ２を異ならせたインペラ３１Ａにおいても、圧力変動波形Ｗ１’に示すように、不等ピッチの荷重変動が生じている。圧力変動波形Ｗ１’は、動翼３３を等間隔で設置した場合の圧力変動波形Ｗ２に比較し、ずれが大きくなっている。図７に示すように、図６の圧力変動波形Ｗ１’について周波数解析を行うと、複数の動翼３３を不等間隔に配置し、翼間流路部Ｒ１の周方向Ｄｃの流路幅と、翼間流路部Ｒ２の流路幅と異ならせることで、荷重変動が、他の周波数域に、より一層分散し、特定周波数域ｆにおける荷重（騒音）のピークが大幅に低減した。

【0036】

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態におけるターボチャージャーについて説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態のターボチャージャーは、複数の動翼３３の配列が、第一実施形態と相違する。

【0037】

図８に示すように、第二実施形態のターボチャージャー１０のタービン３０を構成するインペラ３１Ｂは、上記第一実施形態と同様、周方向Ｄｃに間隔をあけて、例えば１０枚の動翼３３を備えている。

【0038】

本開示の実施形態のインペラ３１Ｂにおいて、複数の動翼３３間に形成される複数の翼間流路部Ｒは、周方向Ｄｃの流路幅が互いに異なる５種類の翼間流路部Ｒ１１～Ｒ１５を備えている。５種類の翼間流路部Ｒ１１～Ｒ１５は、隣り合う動翼３３同士の挟み角θ１１～θ１５が互いに異なる。翼間流路部Ｒ１１は、挟み角θ１１で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。本開示の実施形態において、挟み角θ１１は、例えば４２°に設定されている。翼間流路部Ｒ１２は、挟み角θ１２で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。挟み角θ１２は、例えば３９°に設定されている。翼間流路部Ｒ１３は、挟み角θ１３で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。挟み角θ１３は、例えば３３°に設定されている。翼間流路部Ｒ１４は、挟み角θ１４で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。挟み角θ１４は、例えば３０°に設定されている。翼間流路部Ｒ１５は、挟み角θ１５で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。挟み角θ１５は、例えば３６°に設定されている。

【0039】

このように、インペラ３１Ｂは、周方向Ｄｃに不等間隔で配置された複数枚の動翼３３を有している。インペラ３１Ｂは、５種類の挟み角θ１１～θ１５の翼間流路部Ｒ１１～Ｒ１５の組が、周方向Ｄｃに計２組配列されている。

【0040】

ここで、周方向Ｄｃの流路幅（挟み角）が互いに異なる５種類の翼間流路部Ｒ１１～Ｒ１５は、２枚ずつの動翼３３からなる動翼群Ｇ１～Ｇ５（第一の動翼群～第五の動翼群）から構成されている。動翼群Ｇ１～Ｇ５は、それぞれ、周方向Ｄｃに１８０°ごとに等間隔に配置された２枚の動翼３３からなる。動翼群Ｇ１～Ｇ５の各動翼３３は、互いに周方向Ｄｃに位相をずらした配置となっている。
このため、２枚ずつの動翼群Ｇ１～Ｇ５をそれぞれユニット化し、位相をずらして配置することによって、全体として周方向Ｄｃに不等間隔で配置された複数枚の動翼３３を容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー１０を容易に製造することができる。

【0041】

このようなインペラ３１Ｂを用いて、舌部４１ｓ、４２ｓに作用する荷重（圧力）変動についてシミュレーションを行うと、図９に示す圧力変動波形Ｗ１１のように、インペラ３１Ｂが中心軸Ｃ回りに回転して複数の動翼３３とが舌部４１ｓ、４２ｓと接近することで、不等ピッチの荷重変動が生じる。さらに、圧力変動波形Ｗ１１について周波数解析を行うと、図１０に示すように、複数の動翼３３を不等間隔に配置し、翼間流路部Ｒ１１～Ｒ１５の周方向Ｄｃの流路幅を互いに異ならせた場合、荷重変動が、図５、図７に示した第一実施形態における圧力変動波形Ｗ１に比較し、より多く、他の周波数域に分散した。

【0042】

上述した実施形態のターボチャージャー１０によれば、複数の翼間流路部Ｒ１１～Ｒ１５の流路幅が、互いに異なる。これにより、複数の動翼３３と舌部４１ｓ、４２ｓとの隙間を拡大することなく、隙間で生じる騒音の周波数を分散させることができる。これにより、特定周波数域ｆにおける騒音を低減することができる。したがって、騒音を抑制することが可能となる。

【0043】

＜第三実施形態＞
次に、本開示における第三実施形態のターボチャージャーについて説明する。
第三実施形態においては第一、第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態のターボチャージャーは、ハブ３２の構造が、第一実施形態と相違する。

【0044】

図１１に示すように、第三実施形態のターボチャージャー１０のタービン３０を構成するインペラ３１Ｃは、上記第一実施形態と同様、周方向Ｄｃに間隔をあけて、例えば１０枚の動翼３３を備えている。

【0045】

本開示の実施形態のインペラ３１Ｃは、上記第一実施形態と同様、周方向Ｄｃの流路幅が互いに異なる第一の翼間流路部Ｒ２１と、第二の翼間流路部Ｒ２２とを有している。第一の翼間流路部Ｒ２１は、挟み角θ２１（例えば３１°）で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。第二の翼間流路部Ｒ２２は、挟み角θ２２（例えば４１°）で隣り合う動翼３３同士の間に形成されている。インペラ３１Ｃは、周方向Ｄｃの流路幅（挟み角）が互いに異なる２種類の第一の翼間流路部Ｒ２１、及び第二の翼間流路部Ｒ２２の組を、計５組有している。

【0046】

このようなインペラ３１Ｃにおいて、周方向Ｄｃの流路幅（挟み角）が互いに異なる２種類の第一の翼間流路部Ｒ２１と、第二の翼間流路部Ｒ２２とでは、ハブ３２の径寸法が互いに異なっている。第一の翼間流路部Ｒ２１におけるハブ３２の径寸法ｒａは、第一の翼間流路部Ｒ２１よりも大きい流路幅を有する第二の翼間流路部Ｒ２２におけるハブ３２の径寸法ｒｂよりも大きい。これにより、流路幅が狭い第一の翼間流路部Ｒ２１では、ハブ３２の径寸法ｒａが大きいため、ハブ３２のディスク面３２ｆａが、第二の翼間流路部Ｒ２２におけるハブ３２のディスク面３２ｆｂよりも径方向Ｄｒの外側に位置することになる。これにより、第一の翼間流路部Ｒ２１において、互いに隣り合う動翼３３の根元３３ｋ同士の周方向Ｄｃの間隔が実質的に広くなる。

【0047】

上述した実施形態のターボチャージャー１０によれば、流路幅が狭い第一の翼間流路部Ｒ２１では、ハブ３２の径寸法ｒａが大きく、流路幅が広い第二の翼間流路部Ｒ２２では、ハブ３２の径寸法ｒｂが小さい。これにより、流路幅が狭い第一の翼間流路部Ｒ２１においても、動翼３３の根元３３ｋとハブ３２のディスク面３２ｆａとを接続する部分３３ｊの曲面の加工等を容易に行うことが可能となる。また、動翼３３の根元３３ｋとハブ３２のディスク面３２ｆａとを接続する部分３３ｊの曲率半径を大きくすることが可能となり、動翼３３の根元３３ｋに応力が集中することが抑えられる。
また、上記実施形態と同様、第一の翼間流路部Ｒ２１、及び第二の翼間流路部Ｒ２２の流路幅が、互いに異なるようにした。これにより、特定周波数における騒音を低減することができる。したがって、騒音を抑制することが可能となる。

【0048】

＜第四実施形態＞
次に、本開示における第四実施形態のターボチャージャーについて説明する。
第四実施形態においては第一～第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第四実施形態のターボチャージャーは、複数の動翼３３Ｇの、排気ガスの流れ方向下流側の後縁３３ｒ側における配置が、第一～第三実施形態と相違する。

【0049】

図１２に示すように、第四実施形態のターボチャージャー１０のタービン３０を構成するインペラ３１Ｄは、上記第一実施形態と同様、周方向Ｄｃに間隔をあけて、例えば１０枚の動翼３３Ｇを備えている。

【0050】

本開示の実施形態において複数枚の動翼３３Ｇの、排気ガスの流れ方向下流側の後縁３３ｒ側は、周方向Ｄｃに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されている。
他方、複数枚の動翼３３Ｇにおいて、排気ガスの流れ方向上流側の前縁３３ｆ側は、周方向Ｄｃに不等間隔になるように配置されている。

【0051】

本開示の実施形態のインペラ３１Ｄは、上記第一実施形態と同様、周方向Ｄｃの流路幅が互いに異なる第一の翼間流路部Ｒ３１と、第二の翼間流路部Ｒ３２とを有している。第一の翼間流路部Ｒ３１は、前縁３３ｆ側における挟み角θ３１（例えば３１°）で隣り合う動翼３３Ｇ同士の間に形成されている。第二の翼間流路部Ｒ３２は、前縁３３ｆ側における挟み角θ３２（例えば４１°）で隣り合う動翼３３Ｇ同士の間に形成されている。
他方、第一の翼間流路部Ｒ３１と、第二の翼間流路部Ｒ３２とは、後縁３３ｒ側において互いに等しい挟み角θ４１をそれぞれ有することによって、隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されている。

【0052】

上述した実施形態のターボチャージャー１０では、排気ガスの流れ方向上流側の前縁３３ｆ側で、第一の翼間流路部Ｒ３１、及び第二の翼間流路部Ｒ３２の流路幅が、互いに異なるようにした。これにより、騒音を抑制することが可能となる。
他方、排気ガスの流れ方向下流では、複数の動翼３３Ｇが周方向Ｄｃに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されているため、排気ガスの流れ方向下流において複数の動翼３３Ｇへ作用する荷重を均一にできる。
なお、本実施形態では、排気ガスの流れ方向下流において、各動翼３３の周方向Ｄｃにおける厚さが等しい複数の動翼３３Ｇが、周方向Ｄｃに等間隔に配置されることによって、周方向Ｄｃに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されているが、最小流路面積が等しくなるように配置されるなら、どのように構成されてもよい。
変形例として、排気ガスの流れ方向下流において、複数の動翼３３Ｇが、排気ガスの流れ方向下流で周方向Ｄｃに不等間隔であっても、各動翼３３の周方向Ｄｃにおける厚さを異ならせることにより、複数の動翼３３Ｇが、周方向Ｄｃに隣接する翼間の最小流路面積が等しくなるように配置されてもよい。

【0053】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態では、周方向Ｄｃで隣り合う動翼３３同士の挟み角を異ならせることで、翼間流路部Ｒの流路幅を異ならせるようにしたが、変形例として、各動翼３３の周方向Ｄｃにおける厚さを異ならせることにより、翼間流路部Ｒの流路幅を異ならせるようにしてもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、動翼３３を、１０枚を備えるようにしたが、動翼３３の枚数については何ら限定するものではなく、適宜他の枚数に設定してもよい。変形例として、動翼３３の枚数は、奇数枚であってもよい。

【0055】

また、上記実施形態では、タービンハウジング４０は、２本のスクロール流路４３、４４を備えるようにしたが、これに限らない。
変形例として、タービンハウジング４０は、１本のみのスクロール流路を備える構成であってもよい。
他の変形例として、タービンハウジング４０は、２本のスクロール流路を中心軸Ｃ方向に並べて備える構成であってもよい。

【0056】

＜付記＞
各実施形態に記載のターボチャージャー１０は、例えば以下のように把握される。

【0057】

（１）第１の態様に係るターボチャージャー１０は、中心軸Ｃ回りに回転可能に設けられたハブ３２、及び前記ハブ３２の径方向Ｄｒ外側に、前記中心軸Ｃ回りの周方向Ｄｃに間隔をあけて複数配置された動翼３３、３３Ｇを備えたインペラ３１Ａ～３１Ｄと、前記インペラ３１Ａ～３１Ｄの径方向Ｄｒ外側に配置され、排気ガスを周方向Ｄｃに旋回させつつ径方向Ｄｒ内側の前記インペラ３１Ａ～３１Ｄに向けて案内するスクロール流路４３、４４を形成するタービンハウジング４０と、を備え、複数の前記動翼３３、３３Ｇ間に形成される複数の翼間流路部Ｒのうち、少なくとも一つの前記翼間流路部Ｒ１、Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１の前記周方向Ｄｃの流路幅が、他の前記翼間流路部Ｒ２、Ｒ１２、Ｒ２２、Ｒ３２の流路幅と異なる。

【0058】

このターボチャージャー１０は、複数の動翼３３、３３Ｇが、不等間隔に配置されている。これにより、複数の動翼３３、３３Ｇと、タービンハウジング４０において動翼３３、３３Ｇの径方向Ｄｒ外側に配置される舌部４１ｓ、４２ｓとの隙間を拡大することなく、隙間で生じる騒音の周波数を分散させることができる。これにより、特定周波数における騒音を低減することができる。したがって、騒音を抑制することが可能となる。

【0059】

（２）第２の態様に係るターボチャージャー１０は、（１）のターボチャージャー１０であって、複数の動翼３３、３３Ｇは、前記周方向Ｄｃに等間隔に配置された第一の動翼群Ｇ１と、前記周方向に等間隔に配置された第二の動翼群Ｇ２を有し、前記第二の動翼群Ｇ２の前記各動翼３３、３３Ｇが、前記第一の動翼群Ｇ１の前記各動翼３３、３３Ｇに対し、前記周方向Ｄｃに位相をずらした配置となっている。

【0060】

これにより、第一の動翼群Ｇ１と、第二の動翼群Ｇ２と、をそれぞれユニット化し、位相をずらして配置することによって、全体として周方向Ｄｃに不等間隔で配置された複数枚の動翼３３、３３Ｇを容易に構成することができる。
したがって、ターボチャージャー１０を容易に製造することができる。

【0061】

（３）第３の態様に係るターボチャージャー１０は、（１）又は（２）のターボチャージャー１０であって、第一の前記翼間流路部Ｒ２１における前記ハブ３２の径寸法ｒａは、前記第一の翼間流路部Ｒ２１よりも大きい流路幅を有する第二の前記翼間流路部Ｒ２２における前記ハブ３２の径寸法ｒｂよりも大きい。

【0062】

これにより、流路幅が狭い第一の翼間流路部Ｒ２１では、ハブ３２の径寸法ｒａが大きく、流路幅が広い第二の翼間流路部Ｒ２２では、ハブ３２の径寸法ｒｂが小さくなる。流路幅が狭い第一の翼間流路部Ｒ２１において、動翼３３の根元３３ｋとハブ３２のディスク面３２ｆとを接続する部分３３ｊの曲面の加工を容易に行うことが可能となる。また、動翼３３の根元３３ｋとハブ３２のディスク面３２ｆとを接続する部分３３ｊの曲率半径を大きくすることが可能となり、動翼３３の根元３３ｋに応力が集中することが抑えられる。

【0063】

（４）第４の態様に係るターボチャージャー１０は、（１）から（３）の何れか一つのターボチャージャー１０であって、複数の前記動翼３３Ｇは、前記排気ガスの流れ方向下流側で前記周方向Ｄｃに隣接する翼間の最小流路面積が等しく、前記排気ガスの流れ方向上流側で前記周方向Ｄｃに不等間隔になるように配置されている。

【0064】

これにより、排気ガスの流れ方向上流側において、複数の動翼３３を周方向Ｄｃに不等間隔に配置する。これにより、複数の動翼３３Ｇと舌部４１ｓ、４２ｓとが近接する部分のみで、翼間流路部Ｒ１、Ｒ２の周方向Ｄｃの流路幅を異ならせることになる。これによっても、動翼３３と舌部４１ｓ、４２ｓとの隙間を拡大することなく、隙間で生じる騒音の周波数を分散させることができる。これにより、特定周波数における騒音を低減することができる。
他方、排気ガスの流れ方向下流では、複数の動翼３３Ｇが周方向Ｄｃに等間隔に配置されているため、排気ガスの流れ方向下流において複数の動翼３３Ｇへ作用する荷重を均一にできる。

【0065】

（５）第５の態様に係るターボチャージャー１０は、（１）から（４）の何れか一つのターボチャージャー１０であって、前記タービンハウジング４０は、前記インペラ３１Ａ～３１Ｄの前記周方向Ｄｃで異なる複数箇所から、それぞれ前記排気ガスを前記インペラ３１Ａ～３１Ｄに供給する複数のスクロール流路４３、４４を備えている。

【0066】

これにより、周方向Ｄｃで異なる箇所でインペラ３１Ａ～３１Ｄへの排気ガスの流入口を有するターボチャージャー１０において、騒音を抑制することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

上記したターボチャージャーによれば、騒音を抑制することができることができる。

【符号の説明】

【0068】

１０…ターボチャージャー
１１…ターボチャージャー本体
１２…軸受ハウジング
１３…回転軸
１４Ａ、１４Ｂ…軸受
２０…コンプレッサ
２１…コンプレッサホイール
２２…コンプレッサハウジング
２２ｒ…流路
３０…タービン
３１Ａ～３１Ｄ…インペラ
３２…ハブ
３２ａ…ハブ中心部
３２ｆ、３２ｆａ、３２ｆｂ…ディスク面
３３、３３Ｇ…動翼
３３ｆ…前縁
３３ｒ…後縁
３３ｊ…部分
３３ｋ…根元
４０…タービンハウジング
４１…周壁
４１ｓ…舌部
４２…中間壁
４２ｓ…舌部
４３、４４…スクロール流路
４３ｎ、４４ｎ…ノズル部
４５…排気部
Ｃ…中心軸
Ｄｃ…周方向
Ｄｒ…径方向
Ｇ１…動翼群（第一の動翼群）
Ｇ２…動翼群（第二の動翼群）
Ｇ３～Ｇ５…動翼群（第三の動翼群～第五の動翼群）
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１～Ｒ１５…翼間流路部
Ｒ２１、Ｒ３１…第一の翼間流路部
Ｒ２２、Ｒ３２…第二の翼間流路部
Ｗ１、Ｗ１’、Ｗ１１、Ｗ２…圧力変動波形
ｆ…特定周波数域
ｒａ…径寸法
ｒｂ…径寸法
θ１、θ２、θ１１～θ１５、θ２１、θ２２、θ３１、θ３２、θ４１…挟み角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】