JP7288982B2 - タービン及びターボチャージャ - Google Patents

Description

本開示は、タービン及びターボチャージャに関する。

タービン回転数、タービン出力を可変とすることができ、あるいはエンジンの出力変化に対する高い応答性能を確保できるなどの大きな利点を有することから、自動車用エンジンに搭載されるターボチャージャや、発電用エンジンに用いられるエキスパンションタービン、小型ガスタービンなどに、タービンに導入する排気ガスの流量調整機構を備えたラジアルタービンや斜流タービンが多用されている。

ラジアルタービンや斜流タービンを備えたターボチャージャは、例えば、エンジンからの排ガスによってタービンを回転駆動させるとともに、タービンと同軸で連結したコンプレッサを回転駆動させて吸気を圧縮し、この圧縮気をエンジンに供給するように構成されている。

一方、排気ガスの流量調整機構は、タービンハウジングによってタービンホイールの外周側に画定された環状のノズル流路に、周方向に複数のノズルベーンを並設して構成されている。

排気ガスの流量調整機構には、アクチュエータの駆動によって回動し、閉動時に隣り合う一方のノズルベーンの前縁と他方のノズルベーンの後縁とが重なって流路を閉じるように設けられた複数の可変ノズルベーンを備え、各可変ノズルベーンの回動量によって排気ガスの流路の大きさ、すなわち、排気ガスの流量を任意に調整するように構成したものがある。

さらに、排気ガスの流量調整機構には、周方向に間隔（流路となる隙間）をあけ、固定して設けられた複数の小弦節比ノズルベーンを備え、排気ガスの圧力の大小などによって、排気ガスの流量を自動的に調整するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－１２３８０２号公報

一方、ターボチャージャは、エンジンの排気脈動下で運転され、タービンの入口における排ガスの圧力が大きく変動する。
このため、タービンは、設計点（設計性能）と大きく異なる作動点で運転されることがあり、このような場合にタービン効率が低下するという問題があった。

これに対し、従来のタービン性能低下抑制対策としては、可変ノズルベーンの適用によりタービン流量に応じたスロート面積制御を行う方法や、小弦節比ノズルベーンの適用により圧力変動に対する動翼相対流入角の変化を小さくする方法が提案されている。

しかしながら、可変ノズルベーンの適用はターボチャージャ構造が複雑になり、小弦節比ノズルベーンのみの使用では動翼インシデンス特性が大きくは改善されないという問題があった。

本開示は、上述する問題点に鑑みなされたもので、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルベーンを用いず、小弦節比ノズルベーンの使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることができるタービン、及びこれを備えるターボチャージャを提供することを目的とする。

本開示の一態様のタービンは、軸線周りに回転するタービンホイールと、前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、前記ノズル流路の周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、前記周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なる径方向位置に設けられる構成とした。

また、本開示の一態様のタービンは、軸線周りに回転するタービンホイールと、前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なるコード長を有する構成とした。

また、本開示の一態様のタービンは、軸線周りに回転するタービンホイールと、前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成した。

また、本開示の一態様のターボチャージャは、上記のタービンを備える。

本開示の一態様のタービン及びこれを備えたターボチャージャによれば、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力は大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、従来よりもタービン効率の向上を図ることが可能になる。

一態様のタービンを示す図である。 一態様のタービンのノズル流路、流量調整機構を示す図である。 第１実施形態のタービンの流量調整機構を示す図であり、複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の配置を示す図である。 第１実施形態のタービン、タービンの流量調整機構を示す図であり、図１のＳ部を示す図である。 第２実施形態のタービンの流量調整機構を示す図であり、シュラウド側から見たノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の配置を示す図である。 第２実施形態のタービンの流量調整機構を示す図であり、シュラウド側から見たノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の配置を示す図である。 第２実施形態のタービン、タービンの流量調整機構を示す図であり、図１のＳ部を示す図である。 第３実施形態のタービンの流量調整機構を示す図であり、複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の形状、配置を示す図である。 第３実施形態のタービン、タービンの流量調整機構の複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）を示す図である。 第４実施形態のタービンの流量調整機構を示す図であり、複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の形状、配置を示す図である。 第４実施形態のタービン、タービンの流量調整機構を示す図であり、図１のＳ部を示す図である。 第４実施形態のタービンの流量調整機構の変更例を示す図であり、複数のノズルベーンの形状、配置を示す図である。 第４実施形態のタービン、タービンの流量調整機構の変更例を示す図であり、図１のＳ部を示す図である。 第５実施形態のタービンの流量調整機構を示す図であり、複数のノズルベーンの形状、配置を示す図である。 第５実施形態のタービン、タービンの流量調整機構を示す図であり、図１のＳ部を示す図である。 第６実施形態のタービンの流量調整機構のノズルベーンの形状を示す図である。 上記複数の実施形態の複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の構成を組み合わせた変更例を示す図である。 上記複数の実施形態の複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の構成を組み合わせた変更例を示す図である。 上記複数の実施形態の複数のノズルベーン（第１のノズルベーン、第２のノズルベーン）の構成を組み合わせた変更例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図１から図４を参照し、第１実施形態に係るタービン及びターボチャージャについて説明する。

（ターボチャージャ）
本実施形態のターボチャージャは、エンジンから排出される排ガスのエネルギを利用してエンジンの出力を向上させるターボ装置であり、エンジンから排出される排ガスによってタービンを回転駆動させ、これにより、タービンと同軸で連結されているコンプレッサを回転駆動させて吸気を圧縮し、この圧縮した吸気をエンジンに供給するものである。

具体的に、本実施形態のターボチャージャ１は、図１に示すように、ラジアルタービン２あるいは斜流タービン（以下、タービンという）を備えている。

（タービン）
タービン２は、図１、図２、図３に示すように、ターボチャージャ１の軸線О１周りに回転するタービンホイール３と、タービンホイール３を収容しつつ、タービンホイール３の軸線О１中心の外周側に環状のノズル流路４を形成するタービンハウジング５と、タービンホイール３の径方向外側のノズル流路４内に設けられ、タービンホイール３の周方向に所定の間隔をあけて配された複数のノズルベーン６からなる流量調整機構（排ガスＧの流量調整機構）７と、を備えている。

タービンホイール３は、ベアリングハウジング８に収容したジャーナル軸受９，１０によって回転可能に軸支された回転軸１１の一端側に、互いの軸線О１を同軸上に配して一体に設けられた截頭錐状で略円錐台状のタービンハブ１２と、タービンハブ１２の周面に軸線О１中心の周方向に所定の間隔をあけて設けられた複数のタービン動翼１３と、を備えている。

回転軸１１の他端側には、截頭錐状で略円錐台状のコンプレッサハブ１４が一体に設けられ、このコンプレッサハブ１４の周面には、周方向に所定の間隔をあけて複数のコンプレッサ動翼１５が設けられている。

これらコンプレッサハブ１４とコンプレッサ動翼１５とによってコンプレッサホイール１６が構成され、このコンプレッサホイール１６は、コンプレッサハウジング１７に軸線О１周りに回転可能に収容されている。

本実施形態において、タービンハウジング５の内部には、ノズル流路４に連通し、タービンハウジング５の外部から導入された排ガスＧをノズル流路４に向けて流通させるスクロール流路１８と、ノズル流路４に連通し、タービンホイール３を駆動させた排ガスＧを流通させてタービンハウジング５の外部に導出するための排気流路１９と、が設けられている。

スクロール流路１８は、ノズル流路４の外周側に形成された略渦巻き状の流路とされ、排出流路は、軸線О１に沿って延在する管状の流路とされている。

スクロール流路１８を流れた排ガスＧは、ノズル流路４を径方向内側に向けて流通してタービンホイール３に流入し、タービンホイール３を軸線О１周りに回転させる。タービンホイール３を回転させた排ガスＧは、排出流路１９を流通し、タービンハウジング５の外部に排出される。

一方、流量調整機構７の複数のノズルベーン６はそれぞれ、例えば、前縁６ｃと後縁６ｄとを結ぶ直線の長さ（ベーン長）をＬｖ、後縁６ｄを通過する後縁内接円Ｃ１の周長をＬｃ、複数のノズルベーンの枚数をＮｖとしたとき、Ｌｖ＜Ｌｃ／Ｎｖを満たすように構成されている。

すなわち、本実施形態の流量調整機構７の複数のノズルベーン６は、小弦節比ノズルベーンであり、周方向に隣り合うノズルベーン６が重ならず、隣り合う一方のノズルベーン６の前縁６ｃと、他方のノズルベーン６の後縁６ｄとの間にスロートｔｈが形成されるように配設されている（図２、３参照）。
なお、スロートｔｈとは、隣り合うノズルベーン６間の最小幅寸法となる部分を示す。

ここで、本願の発明者らは、スロートｔｈを設け、ノズルオーバーラップをなくすとともに、ノズル幾何流出角θ１（ノズルベーン６の前縁６ｃと後縁６ｄを結ぶ中心軸線と、小さな排ガス圧力（低圧）時に卓越するノズルベーン６に沿って流れる排ガスＧ２の流通方向との間の角度）とノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２（略ノズルベーン６の前縁６ｃと後縁６ｄを結ぶ中心軸線と、大きな排ガス圧力（高圧）時に卓越する直接的にスロートｔｈを通過して流れる排ガスＧ１の流通方向との間の角度）の差（θ２－θ１）を増大すると、排ガスＧの圧力変動に伴うノズル流出角変動を増大することができることを鋭意研究によって見出した。

これに基づき、本実施形態の流量調整機構７は、図３、図４に示すように、複数のノズルベーン６が、ノズル流路４を画定するハブ側壁面５ａおよびシュラウド側壁面５ｂの内のハブ側壁面５ａとの接続位置において、任意のノズルベーン６を周方向に隣り合うノズルベーン６に対して軸線О１中心からの径方向の距離をずらして配置するようにした。

このように、ハブ側壁面５ａとの接続位置において、周方向に隣接するノズルベーン６（６ａ、６ｂ）が異なる径方向位置に設けられていることにより、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２を大きくし、排ガスＧ１を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。

したがって、本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２によれば、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズル６の使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

また、本実施形態において、複数のノズルベーン６の各々は、第１のノズルベーン（第１の小弦節比ノズルベーン）６ａと第２のノズルベーン（第２の小弦節比ノズルベーン）６ｂが周方向に交互に配設され、複数の第１のノズルベーン６ａ同士、複数の第２のノズルベーン６ｂ同士がそれぞれ同心円上に配設されるとともに、第２のノズルベーン６ｂが第１のノズルベーン６ａに対して所定の寸法、径方向内側に配設されている。

言い換えると、本実施形態の流量調整機構７では、ハブ側壁面５ａとの接続位置において、隣り合う第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂは、第２のノズルベーン６ｂの後縁６ｄが第１のノズルベーン６ａの後縁６ｄよりも径方向内側に位置するように配設されている。

このように構成することによって、より好適に、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができ、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善し、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

さらに、ハブ側壁面５ａとの接続位置において、隣り合う第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂは、第２のノズルベーン６ｂの後縁６ｄが第１のノズルベーン６ａの後縁６ｄよりも径方向内側に位置するように配設され、且つ、シュラウド側壁面５ｂとの接続位置において、複数の第１のノズルベーン６ａの各々の後縁６ｄが、複数の第２のノズルベーン６ｂの各々の後縁６ｄよりも径方向内側に位置するように配設されていてもよい。

このように構成することによって、ノズル出口において、圧力変動に伴い周方向に流出角分布が生じることを抑止でき、流出角変動を周方向に均一化することが可能になる。よって、より好適に、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができ、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善し、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

なお、径方向内側に配置される第２のノズルベーン６ｂは、隣り合う第１のノズルベーン６ａによる流出角θ１の延長線Ｒより径方向外側に配置されていてもよい。

このように構成すれば、第２のノズルベーン６ｂが第１のノズルベーン６ａによる流出角θ１の延長線Ｒよりも径方向外側に配置されているので、大きな空力性能の低下を抑えることができ、流出角変動の増大効果を得ることが可能になる。

（第２実施形態）
次に、図５から図７（図１、図２、図３）を参照し、第２実施形態に係るターボチャージャ及びタービンについて説明する。ここで、本実施形態のターボチャージャ及びタービンは、第１実施形態のターボチャージャ、タービンに対して流量調整機構のノズルベーンの形状、配置が異なり、他の構成は同様である。よって、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成（流量調整機構の構成など）に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターボチャージャ１、タービン２の流量調整機構７は、第１実施形態と同様、周方向に交互に隣り合う第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂの径方向の位置をずらして構成されている。

ここで、第１実施形態のように、複数の第１のノズルベーン６ａ同士、複数の第２のノズルベーン６ｂ同士がそれぞれ同心円上に配設されるとともに、第２のノズルベーン６ｂが第１のノズルベーン６ａに対して所定の寸法、径方向内側に配設して構成した場合には、図３に示すように、圧力変動に伴い、特に、それぞれのスロートｔｈを流通する排ガスＧ１の流出角θ２（ノズル出口における流出角θ２）に分布、すなわち大小の差異が生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態の流量調整機構７では、図５、図６、図７（図１、図２参照）に示すように、周方向に交互に隣り合う第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６の径方向の位置をずらす構成に加え、流出角θ２を均一化するように、シュラウド側では第１のノズルベーン６ａが第２のノズルベーン６ｂよりも径方向内側に、ハブ側では、逆に、第２のノズルベーン６ｂが第１のノズルベーン６ａよりも径方向内側に配されるように構成されている。

そして、上記のように構成した本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２においては、第１実施形態と比較し、ノズル出口において、圧力変動に伴い周方向に流出角分布が生じることを抑止できる。
すなわち、ノズル高さ方向にノズル径方向配置を変化させることにより、ノズル出口における流出角変動を、周方向に均一化することが可能になる。

したがって、本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２によれば、第１実施形態の作用効果に加え、ノズル出口における流出角変動を周方向に均一化することができ、さらにはタービン入口の圧力変動を小さく抑えることができる。これにより、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、従来よりもタービン効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

ここで、図７に示すように、例えば、第１のノズルベーン６ａは、シュラウド側を排ガス流通方向の上流側に、ハブ側を下流側にそれぞれ配設し、第２のノズルベーン６ｂは、第１のノズルベーン６ａと逆に、シュラウド側を排ガス流通方向の下流側に、ハブ側を上流側にそれぞれ配設するなどし、隣り合う第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂとが排ガス流通方向の直交方向から見てＸ状に配設するように構成してもよい。
この場合には、ノズル出口において、より効果的に、圧力変動に伴い周方向に流出角分布が生じることを抑止でき、ノズル出口における流出角変動を、周方向に均一化することが可能になる。

ちなみに、本実施形態では、シュラウド側壁面５ｂとの接続位置において、複数の第１のノズルベーン６ａの各々の後縁６ｃは、複数の第２のノズルベーン６ｂの各々の後縁６ｃよりも径方向内側に配置されている。

また、ハブ側壁面５ａとの接続位置における複数の第１のノズルベーン６ａの各々の後縁６ｃの径方向位置が、シュラウド側壁面５ｂとの接続位置における複数の第２のノズルベーン６ｂの各々の後縁６ｃの径方向位置と等しくなっている。

さらに、シュラウド側壁面５ｂとの接続位置における複数の第１のノズルベーン６ａの各々の後縁６ｃの径方向位置は、ハブ側壁面５ａとの接続位置における複数の第２のノズルベーン６ｂの各々の後縁６ｃの径方向位置と等しくなっている。

（第３実施形態）
次に、図８及び図９（図１、図２、図３）を参照し、第３実施形態に係るターボチャージャ及びタービンについて説明する。ここで、本実施形態のターボチャージャ及びタービンは、第１実施形態、第２実施形態に対して流量調整機構のノズルベーンの形状が異なり、他の構成は同様である。よって、本実施形態では、第１実施形態、第２実施形態と同様の構成（流量調整機構の構成など）に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２においては、流量調整機構７が、第１、第２実施形態と同様、径方向の位置が異なる第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂとを備えて構成されている。

一方、図８及び図９に示すように、本実施形態の流量調整機構７は、ハブ側壁面５ａとの接続位置において、複数の第２のノズルベーン６ｂの各々は、複数の第１のノズルベーン６ａの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有している。

また、本実施形態では、複数の第１のノズルベーン６ａの各々の前縁部直径をＤ１、複数の第２のノズルベーン６ｂの各々の前縁部直径をＤ２としたとき、Ｄ２≦３×Ｄ１の関係を満たすように、すなわち、内径側の第２のノズルベーン６ｂの前縁部直径Ｄ２を、外径側の第１のノズルベーン６ａの前縁部直径Ｄ１の３倍以下の範囲で大きく設定して、各ノズルベーン６が形成されている。なお、第２のノズルベーン６ｂの前縁部直径Ｄ２は、第１のノズルベーン６ａの前縁部直径Ｄ１の１．５倍以上であることが好ましい。

ここで、第１のノズルベーン６ａの前縁部直径Ｄ１とは、第１のノズルベーン６ａの前縁部における最大厚さ寸法Ｄ１を直径とする仮想円の直径として定義される。また、第２のノズルベーン６ｂの前縁部直径Ｄ２とは、第２のノズルベーン６ｂの前縁部における最大厚さ寸法Ｄ２を直径とする仮想円の直径として定義される。
また、本開示における「前縁部」とは、ノズルベーン６の前縁６ｃを０％位置、ノズルベーン６の後縁６ｄを１００％位置とした場合に、ノズルベーン６のコード長に沿って０～２０％の範囲にある部分を指す。

上記構成からなる本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２においては、外径側に位置する第１のノズルベーン６ａの前縁部に対し、内径側に位置する第２のノズルベーン６ｂの前縁部が大きくなっていることにより、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２がより内径側を向くようにすることができ、これにより、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。

また、内径側の第２のノズルベーン６ｂの前縁部直径Ｄ２を、外径側の第１のノズルベーン６ａの前縁部直径Ｄ１の３倍以下の範囲で大きく設定することにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することが可能になる。
なお、内径側の第２のノズルベーン６ｂの前縁部直径Ｄ２を、外径側の第１のノズルベーン６ａの前縁部直径Ｄ１の３倍以下とすることによる上記の効果は鋭意研究によって確認されている。

したがって、本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２によれば、第１実施形態よりもタービン入口の圧力変動を小さく抑えることができ、これにより、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズル６の使用のみで動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

（第４実施形態）
次に、図１０及び図１１（図１、図２）を参照し、第４実施形態に係るターボチャージャ及びタービンについて説明する。ここで、本実施形態のターボチャージャ及びタービンは、第１実施形態のターボチャージャ及びタービンに対して流量調整機構のノズルベーンの形状、配置が異なり、他の構成は同様である。よって、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成（流量調整機構の構成など）に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターボチャージャ１、タービン２の流量調整機構７は、第１実施形態と同様、図１０及び図１１に示すように、周方向に交互に隣り合う第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂを備えて構成されている。

一方、本実施形態の流量調整機構７では、第２のノズルベーン６はそのコード長Ｌ２を第１のノズルベーン６ａのコード長Ｌ１よりも小さくして形成されている。

すなわち、ハブ側壁面５ａとの接続位置において、複数の第１のノズルベーン６ａの各々は、複数の第２の小弦節比ノズルベーン６ａの各々よりも、それぞれ短いコード長を有している。

そして、本実施形態では、大きさが異なるこれら第１のノズルベーン６ａ、第２のノズルベーン６ｂの複数のノズルベーン６が後縁の位置を同心円上に配して設けられている。

上記構成からなる本実施形態のターボチャージャ１、タービン２においては、第２のノズルベーン６はそのコード長Ｌ２を第１のノズルベーン６ａのコード長Ｌ１よりも小さいことにより、第１実施形態、第２実施形態の作用効果（コード長Ｌ２が小さい第２のノズルベーン６ｂが第１のノズルベーン６ａに隣り合って交互に配設されていることによる作用効果）に加え、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２が内径側を向くようにすることが可能になる。
これにより、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２を大きくし、排ガスＧ１を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。

したがって、本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２によれば、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズル６の使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

また、本実施形態において、第２のノズルベーン６ｂのコード長Ｌ２は第１のノズルベーン６ａのコード長Ｌ１の８０％以下とされている。

これにより、より効果的に、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２が内径側を向くようにすることができ、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２を大きくし、排ガスＧ１を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。

ここで、例えば、図１２、図１３に示すように、シュラウド側のコード長Ｌとハブ側のコード長Ｌを変えてノズルベーン６を形成してもよい。このとき、シュラウド側、ハブ側のコード長Ｌが交互に大小変化するように複数のノズルベーン６を周方向に並設することが好ましい。

このように構成した場合においても、ノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２が内径側を向くようにすることができ、排ガスＧ１を内径側に向け、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。
よって、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズル６の使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（第５実施形態）
次に、図１４及び図１５（図１、図２、図３）を参照し、第５実施形態に係るターボチャージャ及びタービンについて説明する。ここで、本実施形態のターボチャージャ及びタービンは、第１実施形態、第４実施形態のターボチャージャ及びタービンに対して流量調整機構のノズルベーンの形状、配置が異なり、他の構成は同様である。よって、本実施形態では、第１実施形態から第４実施形態と同様の構成（流量調整機構の構成など）に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のターボチャージャ１、タービン２の流量調整機構７は、図１４及び図１５に示すように、周方向に所定の間隔をあけて配設された複数のノズルベーン６を備えて構成されている（図１、図２参照）。

一方、本実施形態の流量調整機構７では、各ノズルベーン６が前縁の翼嵩さＨ１を後縁の翼嵩さＨ２よりも小さくして形成されている。
本実施形態では、ノズルベーン６のシュラウド側の端部（シュラウド側壁面の接続位置）を斜めに切り欠いた形にして前縁６ｃの翼嵩さＨ１が小さくなるように形成されている。なお、このようにノズルベーン６を形成することによって、図１５に示すように、ノズルベーン６の形状に合わせてノズル流路４を形成することになる。

そして、本実施形態では、これらノズルベーン６が後縁６ｄの位置を同心円上に配して設けられている。

上記構成からなる本実施形態のターボチャージャ１、タービン２においては、各ノズルベーン（小弦節比ノズルベーン）６が前縁６ｃの翼嵩さＨ１を小にして形成され、ノズル出口に対してノズル入口高さが大となっていることにより、すなわち、ノズル最小面積をノズル入口側に設ける設計とすることにより、ノズル最小スロートｔｈの面積で規定される流出角θ２を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大できる（図３参照）。

したがって、本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２によれば、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズル６の使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

また、前縁６ｃの翼嵩さＨ１が後縁６ｄの翼嵩さＨ２の８０％以下（Ｈ１≦０．８×Ｈ２）となるようにノズルベーン６が形成されていると、上記の作用効果がより確実で好適に得られることが確認されている。

（第６実施形態）
次に、図１６（図１、図２、図３）を参照し、第６実施形態に係るターボチャージャ及びタービンについて説明する。ここで、本実施形態のターボチャージャ及びタービンは、第１から第５実施形態のターボチャージャ、タービンに対して流量調整機構のノズルベーンの形状が異なる。よって、本実施形態では、第１から第５実施形態と同様の構成（流量調整機構の構成）に対して同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の流量調整機構７は、図１６に示すように、ノズルベーン６がその後縁側を周方向に湾曲して形成されている。また、本実施形態では、ノズルベーン６の後縁側の湾曲部（後縁湾曲部）６ｅは、ノズルメタル角（前縁メタル角）θ３に対し、最大２０°の角度差を備えて形成されている。

より詳細に、本実施形態におけるノズルメタル角θ３とは、複数のノズルベーン６の前縁６ｃを通る同心円Ｒ１とノズルベーン６の前縁６ｃの交点Ｐ１における接線Ｍ１と、ノズルベーン６の正圧側の表面と負圧側の裏面に接する接円Ｑ１の中心と前記交点Ｐ１を結んだ直線（ノズルベーン６の中心軸線）Ｔ１との交角θ３である。
ノズルベーン６の後縁６ｃ側の湾曲部６ｅの湾曲角度θ４は、ノズルベーン６の前記接円Ｑ１の中心と前記交点Ｐ１を結んだ直線Ｔ１の延長線と、ノズルベーン６の湾曲部６ｅ側の中心軸線Ｔ２（あるいは、湾曲部６ｅを備えていない複数のノズルベーン６’の後縁を通る同心円Ｒ２とこのノズルベーン６’の後縁の交点Ｐ２と湾曲部６ｅを備えたノズルベーン６の後縁（湾曲部６ｅの後縁）とを結んだ直線Ｔ２）との交角θ４である。

前述の通り、圧力変動に伴うノズル流出角変動を増大するためには、ノズルオーバーラップをなくすとともに、ノズル幾何流出角θ１とノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２の差を増大する必要がある。

これに対し、本実施形態の流量調整機構７においては、上記の通り、後縁６ｄを周方向に湾曲させてノズルベーン６を形成するようにした。
これにより、ノズルベーン６の周方向に延びる湾曲部６ｅによって、幾何学的なノズル流出角θ１を小さくすることができ、すなわち、ノズル幾何流出角θ１とノズル最小スロートｔｈで規定される流出角θ２の差を増大することができ、圧力変化に伴う流出角変動を増大することが可能になる。

したがって、本実施形態のターボチャージャ１及びタービン２によれば、タービン入口の圧力変動を小さく抑えることができる。これにより、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、従来よりもタービン効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

また、本実施形態では、ノズルベーン６の湾曲部６ｅの湾曲角度θ４が、ノズルメタル角θ３＜θ４≦θ３＋２０°となるように設定されている。なお、湾曲角度θ４はθ３＋１０°≦θ４≦θ３＋２０°であることが好ましい。

これにより、ノズルベーン６の後縁の湾曲部６ｅを、ノズルメタル角θ３に対し最大２０°（２０°以下）の角度差となるように形成することによって、より効果的に圧力変化に伴う流出角変動を増大することが可能になる。

以上、ターボチャージャ及びタービンの第１から第６実施形態について説明したが、上記の第１から第６実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の構成、変更例を組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

そして、第１から第６実施形態の構成、変更例を適宜選択的に組み合わせることにより、例えば、相乗的に、動翼インシデンス特性の改善効果、タービン効率の向上効果を得ることが可能になる。

例えば、図１７に示すように、第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂの径方向の位置を変えるとともにノズルメタル角θ３を変えて構成してもよい。

この場合には、第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂの径方向の位置を変えることによる作用効果とともに、ノズルメタル角θ３を変えることで、ノズル最小スロートの角度を小さくし（ノズル最小スロートを寝かせ）、スロート面積部を大きくすることが可能になる。これにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができる。よって、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

また、例えば、図１８に示すように、第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂのコード長Ｌを変えるとともにノズルメタル角θ３を変えて構成してもよい。

この場合には、第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂのコード長Ｌを変えることによる作用効果とともに、ノズルメタル角θ３を変えることで、ノズル最小スロートの角度を小さくし、スロート面積部を大きくすることが可能になる。これにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができる。よって、やはり、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

さらに、例えば、図１９に示すように、第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂの前縁６ｃの翼嵩さを変えるとともにノズルメタル角θ３を変えて構成してもよい。

この場合には、第１のノズルベーン６ａと第２のノズルベーン６ｂの前縁６ｃの翼嵩さを変えることによる作用効果とともに、ノズルメタル角θ３を変えることで、ノズル最小スロートの角度を小さくし、スロート面積部を大きくすることが可能になる。これにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができる。よって、やはり、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

すなわち、第１から第６実施形態の構成、変更例を適宜選択的に組み合わせると、さらなる動翼インシデンス特性の改善、タービン効率の向上を図ることが可能である。

より具体的に、上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）一の態様に係るタービン（第１実施形態のタービン２）は、軸線周りに回転するタービンホイール（第１実施形態のタービンホイール１４：図１）と、タービンホイールを収容するとともに、タービンホイールの外周側に環状のノズル流路（第１実施形態のノズル流路４：図１）を画定するタービンハウジング（第１実施形態のタービンハウジング５：図１）と、ノズル流路の周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーン（第１、第２、第３実施形態のノズルベーン６、第１のノズルベーン６ａ、第２のノズルベーン６ｂ）と、を備え、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、ノズル流路を画定するハブ側壁面（第１実施形態のハブ側壁面５ａ）およびシュラウド側壁面（第１実施形態のシュラウド側壁面５ｂ）の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なる径方向位置に設けられる。

本開示のタービンによれば、ハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンとは異なる径方向位置に設けられるので、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。これにより、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２）別の態様に係るタービンは、（１）の記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンは、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁（第１実施形態の後縁６ｄ）よりも径方向内側に位置する後縁をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと複数の第２の小弦節比ノズルベーンとは、周方向に交互に隣接するように配置される。

このような構成によれば、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと複数の第２の小弦節比ノズルベーンとが周方向に交互に隣接するように配置されているので、好適に、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。これにより、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に対し、より好適に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（３）別の態様に係るタービンは、（２）の記載のタービンであって、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁は、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁よりも径方向内側に位置する。

このような構成によれば、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁が、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁よりも径方向内側に位置するので、より好適に、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。これにより、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に対し、さらに好適に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（４）別の態様に係るタービンは、（２）又は（３）の記載のタービンであって、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長（第４実施形態のコード長Ｌ１、Ｌ２）を有する。

このような構成によれば、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々が、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長を有して形成されているので、ノズル最小スロートで規定される流出角が内径側を向くようにすることが可能になる。これにより、さらに好適に、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、より一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（５）別の態様に係るタービンは、（３）の記載のタービンであって、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長を有する。

このような構成によれば、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々が、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長を有して形成されているので、ノズル最小スロートで規定される流出角が内径側を向くようにすることが可能になる。これにより、さらに好適に、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、より一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（６）別の態様に係るタービンは、（２）乃至（５）の何れかに記載のタービンであって、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径（第３実施形態の前縁部直径Ｄ１、Ｄ２）を有する。

このような構成によれば、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々が、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有するので、効果的に流出角変動を増大することが可能になる。これにより、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、より一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（７）別の態様に係るタービンは、（６）に記載のタービンであって、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ１、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ２、と定義した場合に、Ｄ２≦３×Ｄ１の関係を満たす。

このような構成によれば、好適に、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（８）別の態様に係るタービンは、（３）に記載のタービンであって、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有し、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する。

このような構成によれば、より効果的に流出角変動を増大することが可能になる。これにより、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、より一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（９）別の態様に係るタービンは、（２）乃至（８）の何れかに記載のタービンであって、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角（第６実施形態のノズルメタル角θ３）を有する。

このような構成によれば、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々が複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角を有するので、ノズル最小スロートの角度を小さくし（ノズル最小スロートを寝かせ）、スロート面積部を大きくすることができる。これにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１０）別の態様に係るタービンは、（１）乃至（９）の何れかに記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁（第１実施形態の前縁６ｃ）の翼高さ（第５実施形態の翼嵩さＨ１）よりも後縁の翼高さ（第５実施形態の翼嵩さＨ２）の方が大きくなるように構成される。

このような構成によれば、ノズル出口に対してノズル入口高さが大となり、ノズル最小面積をノズル入口側に設ける設計にすることができる。これにより、ノズル最小スロートの面積で規定される流出角を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大できる。よって、一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１１）一態様に係るタービンは、軸線周りに回転するタービンホイールと、タービンホイールを収容するとともに、タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンとは異なるコード長を有する。

このような構成によれば、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々が、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長を有して形成されているので、ノズル最小スロートで規定される流出角が内径側を向くようにすることが可能になる。これにより、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１２）別の態様に係るタービンは、（１１）に記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンは、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも短いコード長をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、第１の小弦節比ノズルベーンと第２の小弦節比ノズルベーンとは、周方向に交互に隣接するように配置される。

このような構成によれば、（１１）の効果に加え、より一層、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。これにより、エンジンの排気脈動によってタービン入口の圧力が大きく変動する場合に対し、より好適に、複雑な構造の可変ノズルを用いず、小弦節比ノズルの使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１３）別の態様に係るタービンは、（１２）に記載のタービンであって、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々のコード長をＬ１、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々のコード長をＬ２、と定義した場合に、Ｌ２≦０．８×Ｌ１の関係を満たす。

このような構成によれば、Ｌ２≦０．８×Ｌ１の関係を満たすことで、効果的に、ノズル最小スロートで規定される流出角が内径側を向くようにすることができる。これにより、より好適に、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１４）別の態様に係るタービンは、（１２）又は（１３）に記載のタービンであって、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、短いコード長をそれぞれ有する。

このような構成によれば、Ｌ２≦０．８×Ｌ１の関係を満たすことで、より効果的に、ノズル最小スロートで規定される流出角が内径側を向くようにすることができる。これにより、一層、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１５）別の態様に係るタービンは、（１３）又は（１４）に記載のタービンであって、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する。

このような構成によれば、（１３）又は（１４）の作用効果に加え、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々が、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有するので、より効果的に流出角変動を増大することが可能になる。これにより、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、より一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１６）別の態様に係るタービンは、（１５）に記載のタービンであって、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ１、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ２、と定義した場合に、Ｄ２≦３×Ｄ１の関係を満たす。

このような構成によれば、（１３）又は（１４）の作用効果に加え、より好適に、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、さらに一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１７）別の態様に係るタービンは、（１４）に記載のタービンであって、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有し、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する。

このような構成によれば、（１４）の作用効果に加え、ノズル出口において、圧力変動に伴い周方向に流出角分布が生じることを抑止でき、流出角変動を周方向に均一化することが可能になる。よって、より好適に、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができ、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善し、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１８）別の態様に係るタービンは、（１１）乃至（１７）に記載のタービンであって、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角を有する。

このような構成によれば、（１１）乃至（１７）の作用効果に加え、ノズル最小スロートの角度を小さくし（ノズル最小スロートを寝かせ）、スロート面積部を大きくすることができる。これにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。よって、一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（１９）別の態様に係るタービンは、（１１）乃至（１８）に記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成される。

このような構成によれば、（１１）乃至（１８）の作用効果に加え、ノズル出口に対してノズル入口高さが大となり、ノズル最小面積をノズル入口側に設ける設計にすることができる。これにより、ノズル最小スロートの面積で規定される流出角を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大できる。よって、一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２０）一態様に係るタービンは、軸線周りに回転するタービンホイールと、タービンホイールを収容するとともに、タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成される。

このような構成によれば、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成されるので、ノズル出口に対してノズル入口高さが大となり、ノズル最小面積をノズル入口側に設ける設計にすることができる。これにより、ノズル最小スロートの面積で規定される流出角を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大できる。よって、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２１）他の態様に係るタービンは、（２０）に記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁における翼高さをＨ１、複数の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁における翼高さをＨ２、と定義した場合に、Ｈ１≦０．８×Ｈ２の関係を満たす。

このような構成によれば、Ｈ１≦０．８×Ｈ２の関係を満たすので、ノズル出口に対してノズル入口高さが大となり、ノズル最小面積をノズル入口側に設ける設計にすることができる。また、効果的に、ノズル最小スロートの面積で規定される流出角を内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大できる。よって、一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２２）他の態様に係るタービンは、（２０）又は（２１）に記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンは、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと複数の第２の小弦節比ノズルベーンとは、周方向に交互に隣接するように配置される。

このような構成によれば、複数の第２の小弦節比ノズルベーンが、ハブ側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角をそれぞれ有するので、ノズル最小スロートの角度を小さくし、スロート面積部を大きくすることができる。これにより、大きな空力損失の増加を抑えつつ、効果的に流出角変動を増大することができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。
また、複数の第１の小弦節比ノズルベーンと複数の第２の小弦節比ノズルベーンとが周方向に交互に隣接するように配置されているので、好適に、ノズル最小スロートで規定される流出角を大きくし、排ガスを内径側に向けることができ、圧力変動に伴う流出角変動を増大することが可能になる。
よって、さらに一層、動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２３）他の態様に係るタービンは、（２２）に記載のタービンであって、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも大きな前縁メタル角をそれぞれ有する。

このような構成によれば、シュラウド側壁面との接続位置において、複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々が、複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも大きな前縁メタル角をそれぞれ有するので、さらにノズル最小スロートの角度を小さくし、スロート面積部を大きくすることができるとともに、ノズル出口において、圧力変動に伴い周方向に流出角分布が生じることを抑止でき、流出角変動を周方向に均一化することが可能になる。よって、より好適に、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができ、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善し、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２４）他の態様に係るタービンは、（２３）に記載のタービンであって、ハブ側壁面との接続位置における複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角は、シュラウド側壁面との接続位置における複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角と等しく、シュラウド側壁面との接続位置における複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角は、ハブ側壁面との接続位置における複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角と等しい。

このような構成によれば、（２３）の作用効果に加え、より効果的に、ノズル出口において、圧力変動に伴い周方向に流出角分布が生じることを抑止でき、流出角変動を周方向に均一化することが可能になる。よって、一層、圧力変動に伴う流出角変動を増大することができ、従来よりも動翼インシデンス特性を大きく改善し、タービン効率の向上を図ることが可能になる。

（２５）他の態様に係るタービンは、（１）乃至（２４）に記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、後縁が外周側に向かって湾曲する後縁湾曲部（第６実施形態の湾曲部６ｅ）を有する。

このような構成によれば、（１）乃至（２４）の作用効果に加え、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、後縁が外周側に向かって湾曲する後縁湾曲部を有するので、幾何学的なノズル流出角を小さくすることができ、すなわち、ノズル幾何流出角とノズル最小スロートで規定される流出角の差を増大することができ、圧力変化に伴う流出角変動を増大することが可能になる。これにより、タービン入口の圧力変動を小さく抑えることができ、さらに一層、小弦節比ノズルの使用のみで動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、従来よりもタービン効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

（２６）他の態様に係るタービンは、（２５）に記載のタービンであって、複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、後縁湾曲部の湾曲角と前縁のノズルメタル角との差が２０°以下である。

このような構成によれば、（２５）の作用効果に加え、効果的に、ノズル幾何流出角とノズル最小スロートで規定される流出角の差を増大することができ、圧力変化に伴う流出角変動を増大することが可能になる。これにより、タービン入口の圧力変動を小さく抑えることができ、一層、小弦節比ノズルの使用のみで動翼インシデンス特性を大きく改善することができ、タービン効率のさらなる向上を図ることが可能になる。

（２７）一態様に係るターボチャージャ（第１実施形態のターボチャージャ１）は、（１）乃至（２６）の何れかに記載のタービンを備える。

このような構成によれば、（１）乃至（２６）の作用効果を奏功するターボチャージャを実現することが可能になる。

なお、上記の第１から第６実施形態の構成、変更例を適宜選択的に組み合わせる際には、例えば、第１のノズルベーン６ａ、第２のノズルベーン６ｂの径方向の位置を調整するノズル高さ位置調整機構を備え、任意の高さ、ひいては任意のスロートに調整可能に構成してもよい。

また、小弦節比ノズル６の使用のみで、従来よりも動翼インシデンス特性を改善することが可能であれば、必ずしも、複数のノズルベーン６を交互に径方向の位置を変えて、言い換えれば、隣り合うノズルベーン６の径方向の位置を変えて構成しなくてもよい。

１ ターボチャージャ
２ タービン
３ タービンホイール
４ ノズル流路
５ タービンハウジング
５ａ ハブ側壁面
５ｂ シュラウド側壁面
６ ノズルベーン（小弦節比ノズルベーン）
６ａ 第１のノズルベーン（第１の小弦節比ノズルベーン）
６ｂ 第２のノズルベーン（第２の小弦節比ノズルベーン）
６ｃ 前縁（前縁部）
６ｄ 後縁（後縁部）
６ｅ 湾曲部（後縁湾曲部）
７ 流量調整機構
１８ スクロール流路
１９ 排気流路
Ｇ 排ガス
Ｏ１ 軸線
ｔｈ スロート

Claims (24)

1. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
   前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
   前記ノズル流路の周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、前記周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なる径方向位置に設けられ、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンは、
   複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、
   前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁よりも径方向内側に位置する後縁をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、
   前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンと前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンとは、前記周方向に交互に隣接するように配置され、
   前記シュラウド側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁は、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁よりも径方向内側に位置する
   タービン。
2. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
   前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
   前記ノズル流路の周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、前記周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なる径方向位置に設けられ、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンは、
   複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、
   前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁よりも径方向内側に位置する後縁をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、
   前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンと前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンとは、前記周方向に交互に隣接するように配置され、
   前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長を有する、
   タービン。
3. 前記シュラウド側壁面との接続位置において、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ短いコード長を有する、
   請求項１に記載のタービン。
4. 前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のタービン。
5. 前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ１、
   前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ２、と定義した場合に、
   Ｄ２≦３×Ｄ１の関係を満たす
   請求項４に記載のタービン。
6. 前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有し、
   前記シュラウド側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する、
   請求項１に記載のタービン。
7. 前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角を有する、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載のタービン。
8. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
   前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
   前記ノズル流路の周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、前記周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なる径方向位置に設けられ、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成される、
   タービン。
9. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
   前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
   前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンとは異なるコード長を有し、
   前記複数の小弦節比ノズルベーンは、
   複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、
   前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも短いコード長をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、
   前記第１の小弦節比ノズルベーンと前記第２の小弦節比ノズルベーンとは、前記周方向に交互に隣接するように配置され、
   前記シュラウド側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、短いコード長をそれぞれ有する、
   タービン。
10. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
    前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
    前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンとは異なるコード長を有し、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンは、
    複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、
    前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも短いコード長をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、
    前記第１の小弦節比ノズルベーンと前記第２の小弦節比ノズルベーンとは、前記周方向に交互に隣接するように配置され、
    前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々のコード長をＬ１、
    前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々のコード長をＬ２、と定義した場合に、
    Ｌ２≦０．８×Ｌ１の関係を満たし、
    前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する、
    タービン。
11. 前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ１、
    前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁部直径をＤ２、と定義した場合に、
    Ｄ２≦３×Ｄ１の関係を満たす
    請求項１０に記載のタービン。
12. 前記ハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有し、
    前記シュラウド側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも、それぞれ大きい前縁部直径を有する、
    請求項９に記載のタービン。
13. 前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角を有する、
    請求項９乃至１２の何れか１項に記載のタービン。
14. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
    前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
    前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンとは異なるコード長を有し、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成される、
    タービン。
15. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
    前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
    前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前縁の翼高さよりも後縁の翼高さの方が大きくなるように構成される
    タービン。
16. 前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁における翼高さをＨ１、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々の後縁における翼高さをＨ２、と定義した場合に、
    Ｈ１≦０．８×Ｈ２の関係を満たす
    請求項１５に記載のタービン。
17. 前記複数の小弦節比ノズルベーンは、
    複数の第１の小弦節比ノズルベーンと、
    前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンよりも大きな前縁メタル角をそれぞれ有する、複数の第２の小弦節比ノズルベーンと、を含み、
    前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンと前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンとは、前記周方向に交互に隣接するように配置される
    請求項１５又は１６に記載のタービン。
18. 前記シュラウド側壁面との接続位置において、前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々よりも大きな前縁メタル角をそれぞれ有する、
    請求項１７に記載のタービン。
19. 前記ハブ側壁面との接続位置における前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角は、前記シュラウド側壁面との接続位置における前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角と等しく、
    前記シュラウド側壁面との接続位置における前記複数の第１の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角は、前記ハブ側壁面との接続位置における前記複数の第２の小弦節比ノズルベーンの各々の前縁メタル角と等しい、
    請求項１８に記載のタービン。
20. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
    前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
    前記ノズル流路の周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、前記周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンが異なる径方向位置に設けられ、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、後縁が外周側に向かって湾曲する後縁湾曲部を有する、
    タービン。
21. 軸線周りに回転するタービンホイールと、
    前記タービンホイールを収容するとともに、前記タービンホイールの外周側に環状のノズル流路を画定するタービンハウジングと、
    前記ノズル流路に周方向に間隔をあけて設けられた複数の小弦節比ノズルベーンと、を備え、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記ノズル流路を画定するハブ側壁面およびシュラウド側壁面の内のハブ側壁面との接続位置において、周方向に隣接する小弦節比ノズルベーンとは異なるコード長を有し、
    前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、後縁が外周側に向かって湾曲する後縁湾曲部を有する、
    タービン。
22. 前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、後縁が外周側に向かって湾曲する後縁湾曲部を有する、
    請求項１乃至１９の何れか１項に記載のタービン。
23. 前記複数の小弦節比ノズルベーンの各々は、前記後縁湾曲部の湾曲角と前縁のノズルメタル角との差が２０°以下である
    請求項２０乃至２２の何れか１項に記載のタービン。
24. 請求項１乃至２３の何れか１項に記載のタービンを備えるターボチャージャ。

Images