JP2014224506A - Fluid turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば過給機等の駆動対象のシャフトの途中に設置された流体タービンに関するもので、特にオイル等の流体の噴流で回転駆動されるオイルタービンを備えたターボチャージャに係わる。 The present invention relates to a fluid turbine installed in the middle of a driven shaft such as a supercharger, and more particularly to a turbocharger including an oil turbine that is rotationally driven by a jet of fluid such as oil.
［従来の技術］
従来より、タービンインペラとコンプレッサインペラとを同軸的に連結するロータシャフトの途中にオイルタービン（流体タービン）を設け、このオイルタービンの側面にノズルを設け、オイルタービンをノズルの噴孔から高圧噴射されるオイル噴流で駆動することにより、ロータシャフトの回転が補助駆動（アシスト）されるように構成された過給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
[Conventional technology]
Conventionally, an oil turbine (fluid turbine) is provided in the middle of a rotor shaft that coaxially connects a turbine impeller and a compressor impeller, a nozzle is provided on the side of the oil turbine, and the oil turbine is injected at high pressure from the nozzle hole. There has been proposed a supercharging system configured such that the rotation of the rotor shaft is auxiliary driven (assisted) by driving with an oil jet (see, for example, Patent Document 1).
このオイルタービンは、図１４ないし図１６に示したように、ターボチャージャのロータシャフトの外周に一体回転可能に設置されたタービンインペラ１０１、およびこのタービンインペラ１０１の羽根１０６へ向けてオイルの噴流を噴射する噴孔１０３を有し、タービンインペラ１０１に回転力を与えるノズル１０２とを備えている。
タービンインペラ１０１は、ロータシャフトが貫通する貫通孔１０４を有する円筒状のハブ１０５と、このハブ１０５の外周面上において円周方向に等間隔（等ピッチ）で列設された複数の羽根１０６とを備えている。
タービンインペラ１０１の各羽根１０６は、入射されるオイルに向かって開口するＵ字状またはカップ状を呈するように形成されて、これらのタービンインペラ１０１の各羽根１０６にオイルが当たることにより、ロータシャフトが補助駆動される。
As shown in FIGS. 14 to 16, the oil turbine is configured to cause a jet of oil toward a
The
Each
［従来の技術の問題点］
ところで、オイルタービンでは、タービンインペラ１０１の各羽根１０６に噴射されたオイルがそのＵ字状またはカップ状の表面に沿ってリターンし、入射の向きとほぼ逆向きに排出されるようにするのが好ましい。
ところが、従来（特許文献１に記載）のオイルタービンは、ノズル１０２の噴孔１０３から高圧噴射されたオイルが、タービンインペラ１０１の各羽根１０６の回転に伴う遠心力の作用で、タービンインペラ１０１の各羽根１０６の半径方向外側へ向かう流れが発生し、タービンインペラ１０１の各羽根１０６の半径方向外側へ飛散する（図１６の斜線矢印参照）。このため、オイルの排出性が悪化し、ハウジングのシュラウド壁部（図示せず）内にオイルが溜まり易くなる。これにより、オイルタービンの駆動効率が低下し、オイルタービンの回転を阻害しているという問題がある。
[Problems of conventional technology]
By the way, in the oil turbine, the oil injected to each
However, in a conventional oil turbine (described in Patent Document 1), oil injected at a high pressure from the
一方、ペルトン水車のような形状のオイルタービン（流体タービン）をオイル噴流で駆動する過給システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この従来（特許文献２に記載）のオイルタービンは、オイル噴流がタービンインペラの両側面に排出されるため、そのための場所が必要になり、ロータシャフトを回転軸方向に延長し、ハウジングを大きくする必要がある。
また、オイル噴流を噴射するノズルを構成するためのオイル噴射ケースは、タービンインペラの直径よりも大きくしなければならず、このようなオイル噴射ケースを搭載するためにも、ハウジングが大型化するという問題がある。
On the other hand, a supercharging system that drives an oil turbine (fluid turbine) shaped like a Pelton turbine with an oil jet has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
In this conventional oil turbine (described in Patent Document 2), oil jets are discharged to both side surfaces of the turbine impeller, so a place for this is required, and the rotor shaft is extended in the direction of the rotation axis to enlarge the housing. There is a need.
Moreover, the oil injection case for constituting the nozzle for injecting the oil jet flow must be larger than the diameter of the turbine impeller, and the housing is also enlarged in order to mount such an oil injection case. There's a problem.
ここで、流水の運動エネルギーが水車羽根に作用するターゴインパルス水車が知られている。このターゴインパルス水車の水車羽根は、噴流（水流）が半径方向に飛散しないように湾曲した形状となっている。
ノズルより高速度で噴射される噴流は、水車羽根に入射すると向きを反らされ、反対側の面より排出される。このとき、ランナに加わる衝撃がランナの回転させる力となり、回転軸を介して運動エネルギーを取り出すことができるので、高効率を実現している。
しかるに、水等の流体の排出性能に優れているが、水車羽根の形状が複雑なため、ターボチャージャのオイルタービンとして採用しようとすると、ターボチャージャ内に搭載することが可能な大きさで水車羽根を製作することが非常に困難である。
Here, a targo impulse water turbine is known in which the kinetic energy of running water acts on the turbine blades. The turbine blades of the targo impulse turbine have a curved shape so that the jet (water flow) does not scatter in the radial direction.
The jet injected at a higher speed than the nozzle is deflected when it enters the water turbine blade and is discharged from the opposite surface. At this time, the impact applied to the runner becomes a force for rotating the runner, and kinetic energy can be taken out via the rotating shaft, so that high efficiency is realized.
However, although it is excellent in discharging performance of fluid such as water, the shape of the turbine blade is complicated, so if it is used as an oil turbine of a turbocharger, the turbine blade has a size that can be mounted in the turbocharger. Is very difficult to manufacture.
本発明の目的は、インペラの半径方向外側へ流体が飛散するのを抑制することで、流体がインペラの羽根の回転を阻害するのを防止することのできる流体タービンを提供することにある。 The objective of this invention is providing the fluid turbine which can prevent that a fluid inhibits rotation of the impeller blade | wing by suppressing scattering of the fluid to the radial direction outer side of an impeller.
請求項１に記載の発明（流体タービン）によれば、インペラのハブ外周からチップまで延びるように構成される羽根が、インペラの半径方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾けて構成されている。
これによって、ノズルの噴孔から噴射される流体の噴流が衝突する、インペラの羽根の面（例えば受け羽根面）が、インペラの半径方向から所定の傾斜角度（θ）だけ傾いているので、インペラの羽根に衝突した、流体の噴流が、インペラの半径方向外側へ飛散することなく、インペラの羽根の面（例えば受け羽根面）に沿って下流側（羽根の後縁側）へ流れる。これにより、流体の排出性が向上し、インペラの駆動効率が向上する。
したがって、インペラの半径方向外側へ飛散した流体が、インペラの羽根の回転を阻害することがなくなる。
According to the invention described in claim 1 (fluid turbine), the blades configured to extend from the outer periphery of the impeller hub to the tip are inclined with respect to the radial direction of the impeller by a predetermined inclination angle (θ). ing.
As a result, the impeller blade surface (for example, the receiving blade surface) with which the jet of fluid ejected from the nozzle hole of the nozzle collides is inclined by a predetermined inclination angle (θ) from the impeller radial direction. The jet of fluid that has collided with the blades of the impeller flows to the downstream side (the trailing edge side of the blades) along the surface of the impeller blades (for example, the receiving blade surface) without scattering to the outside in the radial direction of the impeller. As a result, the fluid discharge performance is improved, and the driving efficiency of the impeller is improved.
Therefore, the fluid scattered to the outer side in the radial direction of the impeller does not hinder the rotation of the impeller blades.
請求項５に記載の発明（流体タービン）によれば、インペラの羽根へ向けて流体の噴流を噴射するノズルの噴孔の軸線が、インペラの回転軸方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾けて構成されている。例えばノズルの噴孔の軸線が、インペラの羽根に垂直な方向に対して斜め下向き（または斜め上向き）に傾けて構成されている。
これによって、ノズルの噴孔から噴射される流体の噴流が、インペラの羽根に垂直な方向に対して斜め下向き（または斜め上向き）に衝突するので、インペラの羽根に衝突した、流体の噴流が、インペラの半径方向外側へ飛散することなく、インペラの羽根の面に沿って下流側（羽根の後縁側）へ流れる。これにより、流体の排出性が向上し、インペラの駆動効率が向上する。
したがって、インペラの半径方向外側へ飛散した流体が、インペラの羽根の回転を阻害することがなくなる。
なお、インペラの羽根は、従来の過給機と同様に、インペラの半径方向から傾けなくても良い。
According to the fifth aspect of the present invention (fluid turbine), the axis of the nozzle hole for injecting a jet of fluid toward the impeller blades has a predetermined inclination angle (θ) with respect to the rotational axis direction of the impeller. It is composed only by tilting. For example, the axis of the nozzle hole is inclined obliquely downward (or obliquely upward) with respect to the direction perpendicular to the impeller blades.
As a result, the jet of fluid ejected from the nozzle nozzle hole collides obliquely downward (or obliquely upward) with respect to the direction perpendicular to the impeller blades, so that the fluid jet that collided with the impeller blades is It flows to the downstream side (the trailing edge side of the blade) along the surface of the impeller blade without scattering to the outside in the radial direction of the impeller. As a result, the fluid discharge performance is improved, and the driving efficiency of the impeller is improved.
Therefore, the fluid scattered to the outer side in the radial direction of the impeller does not hinder the rotation of the impeller blades.
The impeller blades do not have to be inclined from the radial direction of the impeller, similarly to the conventional supercharger.
請求項１０に記載の発明によれば、回転軸方向の羽根の断面形状は、切削加工または研削加工でインペラの羽根を製作できるように、インペラの羽根を回転軸方向に対して垂直な断面で見ると、ノズルの噴孔から噴射される流体の噴流を受ける受け羽根面と、この受け羽根面に対して反対側の羽根面との断面が直線で構成されている。
これによって、エンドミルやカッタ等の切削工具を用いてインペラの羽根を切削加工または研削加工で製作することが可能となり、しかもインペラの直径を大型化することなく、インペラのハブ外周に羽根を形成することができるので、流体タービン全体の小型化が可能になる。したがって、インペラを収容するハウジングを大型化しなくても、駆動対象（例えば過給機等）のシャフトに流体タービンを構成することができる。
According to the invention of
As a result, the impeller blades can be manufactured by cutting or grinding using a cutting tool such as an end mill or a cutter, and the blades are formed on the outer periphery of the impeller hub without increasing the diameter of the impeller. Therefore, the entire fluid turbine can be reduced in size. Therefore, the fluid turbine can be configured on the shaft of the drive target (for example, a supercharger or the like) without increasing the size of the housing that houses the impeller.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［実施例１の構成］
図１ないし図９は、本発明の流体タービンを適用したオイルタービンを備えたターボチャージャ（実施例１）を示したものである。
[Configuration of Example 1]
1 to 9 show a turbocharger (Embodiment 1) provided with an oil turbine to which a fluid turbine of the present invention is applied.
本実施例の内燃機関（エンジン）には、吸気コンプレッサ１のコンプレッサインペラ２で圧縮された吸気をエンジンの気筒内に強制的に送り込むターボチャージャ（駆動対象）が搭載されている。
エンジンの各気筒毎の燃焼室には、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ連通している。また、エンジンの各気筒の吸気ポートには、インテークマニホールドを介して、吸気が流れる吸気管が接続されている。また、エンジンの各気筒の排気ポートには、エキゾーストマニホールドを介して、排気が流れる排気管が接続されている。
The internal combustion engine (engine) of the present embodiment is equipped with a turbocharger (target to be driven) that forcibly feeds the intake air compressed by the
An intake port and an exhaust port communicate with the combustion chamber for each cylinder of the engine. An intake pipe through which intake air flows is connected to an intake port of each cylinder of the engine via an intake manifold. Further, an exhaust pipe through which exhaust flows is connected to an exhaust port of each cylinder of the engine via an exhaust manifold.
インテークマニホールドに接続される吸気管には、エアクリーナ、ターボチャージャの吸気コンプレッサ１およびスロットルバルブ等が設置されている。
エキゾーストマニホールドに接続される排気管には、ターボチャージャの排気タービン３、排気浄化装置（触媒等）およびマフラー等が設置されている。
An intake pipe connected to the intake manifold is provided with an air cleaner, a
An exhaust pipe connected to the exhaust manifold is provided with an exhaust turbine 3 of a turbocharger, an exhaust purification device (catalyst, etc.) and a muffler.
ターボチャージャは、吸気コンプレッサ１、排気タービン３、およびドライバーの加速要求時に、吸気コンプレッサ１のコンプレッサインペラ（駆動対象、羽根車）２と排気タービン３のタービンインペラ（羽根車）４とを連結するロータシャフト５の回転を、図示しないオイルポンプ（油圧発生源）から供給される作動油（オイル）により補助駆動するオイルタービン（流体タービン）６を備えている。
The turbocharger connects a compressor impeller (driven object, impeller) 2 of the
オイルタービン６は、ロータシャフト５の回転軸周りに回転可能とし、タービンインペラ（羽根車）７の外周に複数のタービンブレード（タービン翼：以下羽根）８が設置されている。
複数の羽根８は、タービンインペラ７のハブ９の外周面からチップ（外周端）１０まで延びる（突出する）ように設けられている。
The
The plurality of
ターボチャージャは、タービンインペラ４が排気のエネルギーにより回転駆動され、コンプレッサインペラ２が回転し、このコンプレッサインペラ２が吸気を圧縮して、エンジンの気筒内に送り込む過給機（内燃機関の過給機）である。このターボチャージャは、ロータシャフト５の径大部のラジアル荷重を支持するラジアル軸受１１、１２と、ロータシャフト５の径小部のスラスト荷重を支持するスラスト軸受１３とを備えている。
In the turbocharger, a
ターボチャージャは、ラジアル軸受１１、１２を支持するラジアル軸受部を有するセンターハウジング（以下ハウジング１４）と、スラスト軸受１３を支持するスラスト軸受部を有し、タービンインペラ７を回転可能に収容するオイルタービンハウジング（以下ハウジング１５）と、このハウジング１５の嵌合部１６の内周に圧入固定される円筒状（または角筒状）のスリーブ部材１７とを備えている。
The turbocharger has a center housing (hereinafter referred to as a housing 14) having a radial bearing portion that supports
スリーブ部材１７には、円環状（または角環状）のノズル２１、円筒状（または角筒状）のシュラウド２２、円環状（または角環状）の外周凹溝２３、円筒状（または角筒状）の径大部２４および円筒状（または角筒状）の径小部２５を有している。
ノズル２１には、タービンインペラ７の羽根８へ向けてオイルの噴流を噴射する複数の噴孔２６が貫通形成されている。また、外周凹溝２３内には、オイルポンプによって圧送されるオイルの圧力（油圧）が供給される。
The
The
吸気コンプレッサ１は、ロータシャフト５の回転軸周りに回転可能なコンプレッサインペラ２、およびこのコンプレッサインペラ２の周囲を取り囲むように設置されたハウジング３１を備えている。
コンプレッサインペラ２は、タービンインペラ４と同一軸線上に配置されている。このコンプレッサインペラ２は、ロータシャフト５を介して、タービンインペラ４と一体回転可能に連結されている。
コンプレッサインペラ２は、ハウジング３１のシュラウド壁面との間に、子午面形状の吸気流路を形成するハブ３２を有している。
The
The
The
ハブ３２は、ロータシャフト５の周囲を円周方向に取り囲むように形成されている。このハブ３２は、ロータシャフト５の回転軸方向の一端側に形成される外周ねじに螺合する座付きナット３３によりロータシャフト５の外周に締結されている。
ハブ３２の表面上には、前縁側端から後縁側端まで吸気流路の軸線（曲線）に沿うように延長された複数のコンプレッサブレード（コンプレッサ翼：以下羽根）３４が設置されている。
複数の羽根３４は、ハブ３２の円周方向に所定の間隔（例えば等間隔）をおいて設置されている。
The
On the surface of the
The plurality of
ハウジング３１は、金属材料または樹脂材料によって形成されている。このハウジング３１には、コンプレッサインペラ２の周囲を取り囲むようにシュラウド壁が設けられている。ハウジング３１の中央部には、コンプレッサインペラ２を回転可能に収容するホイール収容空間が形成されている。このホイール収容空間の上流側には、コンプレッサインペラ２の回転軸方向の一端側から吸気が流入する吸気導入流路が設けられている。この吸気導入流路の上流端には、吸気入口ポート（吸気入口部）が設けられている。
また、ホイール収容空間の下流側には、コンプレッサインペラ２およびホイール収容空間を渦巻き状に囲むようにスクロール流路が設けられている。このスクロール流路の下流側には、ハウジング３１の外部へ吸気を排出させる吸気排出流路が設けられている。この吸気排出流路の下流端には、吸気出口ポート（吸気出口部）が設けられている。
The
Further, a scroll flow path is provided on the downstream side of the wheel housing space so as to surround the
排気タービン３は、ロータシャフト５の回転軸周りに回転可能なタービンインペラ４、およびこのタービンインペラ４の周囲を取り囲むように設置されたハウジング３５を備えている。
タービンインペラ４は、ハウジング３５のシュラウド壁面との間に、子午面形状の排気流路を形成するハブ（図示せず）を有している。
The exhaust turbine 3 includes a
The
ハブは、ロータシャフト５の周囲を円周方向に取り囲むように形成されている。このハブは、ロータシャフト５の回転軸方向の他端側に形成される外周ねじに螺合する座付きナット３７によりロータシャフト５の外周に締結されている。
ハブの表面上には、前縁側端から後縁側端まで排気流路の軸線（曲線）に沿うように延長された複数のタービンブレード（タービン翼：以下羽根）３８が設置されている。
複数の羽根３８は、ハブの円周方向に所定の間隔（例えば等間隔）をおいて設置されている。
The hub is formed so as to surround the periphery of the
On the surface of the hub, a plurality of turbine blades (turbine blades: hereinafter referred to as blades) 38 extending from the front edge side end to the rear edge side end so as to follow the axis (curve) of the exhaust flow path are installed.
The plurality of
ハウジング３５は、金属材料によって形成されている。このハウジング３５には、タービンインペラ４の周囲を取り囲むようにシュラウド壁が設けられている。ハウジング３５の中央部には、タービンインペラ４を回転可能に収容するホイール収容空間が形成されている。このホイール収容空間の上流側には、タービンインペラ４およびホイール収容空間を渦巻き状に囲むようにスクロール流路が設けられている。このスクロール流路の上流側には、ハウジング３５の外部から排気が流入する排気導入流路が設けられている。この排気導入流路の上流端には、排気入口ポート（排気入口部）が設けられている。
また、ホイール収容空間の下流側には、タービンインペラ４の回転軸方向の他端側へ排気を排出させる排気排出流路が設けられている。この排気排出流路の下流端には、排気出口ポート（排気出口部）が設けられている。
The
Further, an exhaust discharge passage for discharging exhaust to the other end side of the
ここで、エンジンより排出された排気は、ハウジング３５の排気入口ポートから排気導入流路を通ってホイール収容空間の排気流路に流入してタービンインペラ４の羽根３８を回転させる。そして、排気流路を通過した排気は、排気排出流路を通ってハウジング３５の排気出口ポートから外部へ排出される。
一方、例えばエアクリーナを通過した吸気、あるいはＥＧＲ制御弁を通過したＥＧＲガスは、ハウジング３１の吸気入口ポートから吸気導入流路を通ってホイール収容空間の吸気流路内に流入する。そして、吸気流路を通過する際に、コンプレッサインペラ２の羽根３４の回転によって圧縮されて圧力が上昇した吸気は、吸気排出流路を通ってハウジング３１の吸気出口ポートからエンジンの気筒内に送り込まれる。
Here, the exhaust discharged from the engine flows from the exhaust inlet port of the
On the other hand, for example, the intake air that has passed through the air cleaner or the EGR gas that has passed through the EGR control valve flows from the intake inlet port of the
ハウジング１４は、金属材料によって形成されている。このハウジング１４は、ロータシャフト５の径大部の回転軸方向に延びる軸受孔４１、４２を有している。軸受孔４１、４２内には、ラジアル軸受１１、１２がそれぞれ収容されている。
ハウジング１４には、オイルポンプからラジアル軸受１１、１２へ潤滑油を供給する潤滑油供給部が設けられている。
オイルポンプは、エンジンのクランクシャフト（または電動モータ）によって回転駆動されて、エンジンの各部を潤滑するエンジンオイル（潤滑油）が貯留された貯留槽であるオイルパン（またはオイルタンクでも構わない）内のオイルを吸入し、オイルパンから吸入したオイルを加圧してオイルタービン６側へ圧送する油圧発生手段である。
The
The
The oil pump is rotated by an engine crankshaft (or an electric motor) and is stored in an oil pan (or an oil tank) that is a storage tank that stores engine oil (lubricating oil) that lubricates each part of the engine. This is a hydraulic pressure generating means that sucks in the oil, pressurizes the oil sucked from the oil pan, and pumps it to the
また、ドライバーの加速要求、自動車等の車両の走行状態やエンジンの運転状況に対応して、エンジン等の駆動手段とオイルポンプとの駆動連結を断続する構成（例えばポンプクラッチ）が設けられている。
なお、オイルとしてラジアル軸受１１、１２とスラスト軸受１３を潤滑する潤滑油を採用しても良い。また、オイルとしてエンジンの摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイル）を採用しても良い。また、オイルとして自動変速機で使用される作動油（自動変速機油、ＡＴＦ）を採用しても良い。
In addition, a configuration (for example, a pump clutch) is provided that intermittently connects the driving means such as the engine and the oil pump in response to the driver's acceleration request, the driving state of the vehicle such as an automobile, and the operating state of the engine. .
In addition, you may employ | adopt the lubricating oil which lubricates the
潤滑油供給部は、オイルポンプの吐出側に接続されるオイル供給流路から潤滑油が供給されるオイル注入口４３、このオイル注入口４３に連通する油路４４、この油路４４から分岐してラジアル軸受１１、１２にそれぞれ潤滑油を供給する油路４５、４６、およびオイルパンへ向けて潤滑油を排出するオイル排出口４７を有している。
なお、オイル注入口４３は、ハウジング１４における重力方向の一方側（天側）の端面で開口している。また、オイル排出口４７は、ハウジング１４における重力方向の他方側（地側）の端面で開口している。
また、オイル注入口４３に流入した潤滑油は、オイル注入口４３と連通する油路（図示せず）を経てスラスト軸受１３に供給される。
The lubricating oil supply section branches from an
The
The lubricating oil that has flowed into the
ロータシャフト５は、コンプレッサインペラ２およびタービンインペラ４、７と一体回転可能に連結した回転軸である。このロータシャフト５は、ラジアル軸受１１、１２を介して、ハウジング１４に回転可能に支持される径大部、およびこの径大部よりも外径が小さい径小部を有している。ロータシャフト５の中間部、つまり径大部と径小部との間には、円環状の段差５３が設けられている。
スラスト軸受１３は、コンプレッサインペラ２、タービンインペラ７およびスラストカラー５１、５２と共に、ロータシャフト５の段差５３と座付きナット３３との間に挟み込まれて座付きナット３３により共締めされている。
また、コンプレッサインペラ２のハブ３２とスラスト軸受１３との間には、スラストカバー５４およびバッフルプレート５５が設置されている。スラストカバー５４およびバッフルプレート５５は、シールリング等のシール部材と一緒に、スラスト軸受１３を潤滑した潤滑油がコンプレッサ側へ流入するのを阻止すると共に、潤滑油をオイル排出口４７へ導く。
The
The
A
次に、本実施例のオイルタービン６の詳細を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。
オイルタービン６は、ターボチャージャのロータシャフト５と一体回転可能に連結したハブ９を有するタービンインペラ７と、このタービンインペラ７の各羽根８を回転可能に収容するハウジング１５と、このハウジング１５の嵌合部１６に支持されるスリーブ部材１７とを備えている。
タービンインペラ７は、金属材料によって形成されている。このタービンインペラ７は、鋳造成形または鍛造加工により一体形成される鋳造品または鍛造品である。また、タービンインペラ７は、鋳造品または鍛造品に対して所定の切削加工等を施して複数の羽根８がハブ９の外周面上に形成される。
Next, details of the
The
The
タービンインペラ７の内部には、ロータシャフト５の小径部がその軸線方向（回転軸方向）に貫通する嵌合孔６０が形成されている。また、タービンインペラ７は、スリーブ部材１７のシュラウド２２の内面との間に、所定の形状のオイル噴射流路（オイル噴出流路、液体噴射流路）６１を形成する円環状のハブ９を有している。このハブ９は、ロータシャフト５の周囲を円周方向に取り囲む円筒状のスリーブ６２の一部に設けられている。オイル噴射流路６１は、オイル排出口４７に連通している。
なお、本実施例のタービンインペラ７の羽根８の詳細は、後述する。
A
The details of the
ハウジング１５は、金属材料によって形成されている。このハウジング１５には、円筒状のスリーブ部材１７の周囲を部分的に円周方向に取り囲むと共に、スリーブ部材１７の外周を嵌合保持する円筒状の嵌合部１６が設けられている。この嵌合部１６内には、ロータシャフト５の軸線方向（回転軸方向）またはタービンインペラ７の回転軸方向に延びる嵌合孔が形成されている。
ハウジング１５には、オイルパンに貯留されたオイルを汲み上げるオイルポンプからスリーブ部材１７へオイルを供給するオイル供給部（液体供給部）が設けられている。このオイル供給部は、オイルポンプの吐出側に接続されるオイル供給流路からオイルが供給されるオイル注入口６３、このオイル注入口６３とスリーブ部材１７とを連通する油路６４を有している。
The
The
スリーブ部材１７は、金属材料によって形成されている。このスリーブ部材１７は、ノズル２１、シュラウド２２、外周凹溝２３、径大部２４および径小部２５を有し、ノズル２１、シュラウド２２、径大部２４および径小部２５を一体部品化（一体化）することで設けられている。
シュラウド２２および径大部２４は、スリーブ部材１７の中で最大外径部を構成し、ハウジング１５の嵌合部１６の内周（嵌合孔の孔壁面）に圧入固定（嵌合固定）される圧入部として使用される。なお、シュラウド２２の外径は、ノズル２１の外径および径大部２４の外径と略一致している。
The
The
スリーブ部材１７内には、ロータシャフト５の軸線方向（回転軸方向）またはタービンインペラ７の回転軸方向に延びる軸方向孔６５が形成されている。この軸方向孔６５内には、ロータシャフト５およびタービンインペラ７が回転可能に収容されている。
ノズル２１と径大部２４との間に形成される円環状空間、つまり径小部２５の外周に形成される円環状空間は、油路６４から流入したオイルが円環状に流通可能な外周凹溝２３となっている。この外周凹溝２３は、ノズル２１の上流側に設けられた円環状の周方向油路で、円環状に流れるオイルをノズル２１に設けられる複数の噴孔２６へ分配供給する分配部である。また、外周凹溝２３は、油路６４と複数の噴孔２６とを連通する中継路である。
An
An annular space formed between the
ノズル２１は、複数の羽根８へ向けてオイルを噴射（噴出）してタービンインペラ７に回転力を与える。このノズル２１には、複数の羽根８へ向けてオイルを噴射（噴出）する複数の噴孔２６が設けられている。
複数の噴孔２６は、ノズル２１の円周方向に所定の間隔で、しかも同一円周上に設けられている。これらの噴孔２６は、複数の羽根８の各チップ１０よりも半径方向内側で開口した噴孔入口、複数の羽根８の各チップ１０よりも半径方向内側で開口した噴孔出口、および噴孔入口と噴孔出口とを連通する噴孔流路を有している。
なお、複数の噴孔２６の噴孔流路の軸線は、ロータシャフト５の回転軸方向に沿っている。
The
The plurality of nozzle holes 26 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the
In addition, the axis of the nozzle hole flow path of the plurality of nozzle holes 26 is along the rotation axis direction of the
シュラウド２２は、複数の羽根８の全周囲を覆うと共に、複数の羽根８の回転軸方向全体を覆う円筒部である。このシュラウド２２は、タービンインペラ７のハブ外周との間にオイル噴射流路６１を形成する。また、シュラウド２２は、複数の羽根８の各チップ１０との間に、所定の周方向隙間（円筒状のチップクリアランス）を形成する内周面を有している。
シュラウド２２の下流端は、複数の羽根８の各後縁（下流端縁）と同一平面上に配置されている。シュラウド２２の下流端よりも下流側には、オイルが流通可能なオイル排出流路（以下チャンバ）６６が形成されている。このチャンバ６６は、オイル噴射流路６１とオイル排出口４７とを連通している。
The
The downstream end of the
次に、本実施例のタービンインペラ７の羽根８の詳細を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。
タービンインペラ７は、ハブ９の外周面からチップ１０まで延びる（突出する）ように複数の羽根８が設置されている。
複数の羽根８は、ハブ９の円周方向外側に所定の間隔（例えば等間隔）をおいて設置されている。これらの羽根８は、上流端縁（前縁側端）と下流端縁（後縁側端）とを直線で結ぶ翼弦長が全て同一となっている。
Next, the details of the
The
The plurality of
また、前縁から後縁までの間にくの字状に屈曲する屈曲部が設けられている。屈曲部は、タービンインペラ７の回転方向に対して、凸または凹となる曲がり部である。
複数の羽根８の各上流端縁（前縁側端）は、端部に向かう程、徐々に曲率半径が小さくなるように滑らかな連続曲面で形成されている。また、複数の羽根８の各下流端縁（後縁側端）は、端部に向かう程、徐々に曲率半径が小さくなるように滑らかな連続曲面で形成されている。なお、前縁側端または後縁側端を単純な円弧状面（または半球面）としても良い。
Further, a bent portion that is bent in a dogleg shape is provided between the front edge and the rear edge. The bent portion is a bent portion that is convex or concave with respect to the rotational direction of the
Each upstream end edge (front edge side end) of the plurality of
複数の羽根８は、タービンインペラ７の半径方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いている。また、複数の羽根８は、タービンインペラ７の回転方向後退側に傾いている。また、複数の羽根８は、ノズル２１の噴孔２６から噴射されるオイルの噴流を受けるオイル噴流受け羽根面（流体噴流受け羽根面：以下受け羽根面）７１、およびこの受け羽根面７１に対して反対側の羽根面７２をそれぞれ有している。
受け羽根面７１は、タービンインペラ７の回転方向後退側に凹となるような凹曲面とされ、また、反対側の羽根面７２は、タービンインペラ７の回転方向前進側に凸となるような凸曲面とされている。
The plurality of
The receiving
複数の羽根８の各受け羽根面７１の断面形状は、切削工具による切削加工等で製作できるように直線で構成されている。また、複数の羽根８の各羽根面７２の断面形状は、同じく切削工具による切削加工等で製作できるように直線で構成されている。
複数の羽根８は、オイルの噴流の上流側端である前縁側端、およびオイルの噴流の下流側端である後縁側端よりも中間部の方が肉厚が厚くなっている。また、複数の羽根８は、各受け羽根面７１の曲率半径よりも各反対側の羽根面７２の曲率半径の方が小さくなっている。
なお、羽根８のピッチは、ハブ９の外周方向に等間隔で設けられている場合、「（羽根８の枚数）／３６０°」であるため、羽根８の枚数が１５枚のときは２４°となる。
The cross-sectional shape of each receiving
The plurality of
Note that the pitch of the
また、複数の羽根８の取付角（以下羽根取付角：θ）は、図１および図７に示したように、タービンインペラ７の半径方向に対する羽根８の傾斜角度のことであって、複数の羽根８の各受け羽根面７１に対してノズル２１の噴孔２６から噴射されるオイルの噴流が衝突する時に、オイルの噴流と複数の羽根８の各受け羽根面７１との角度が垂直（９０°）になるように設定されている。
また、羽根取付角（θ）は、オイル噴流がタービンインペラ７のハブ外周面で羽根８に衝突する時に、オイル噴流と羽根８との角度が垂直になるようにθを定めるのが最適である。なお、羽根取付角（θ）は、例えば１０°〜２０°の範囲が良く、特に１５°が望ましい。
Further, the attachment angle of the plurality of blades 8 (hereinafter referred to as blade attachment angle: θ) is an inclination angle of the
The blade mounting angle (θ) is optimally determined so that the angle between the oil jet and the
［実施例１の製造方法］
次に、本実施例のターボチャージャのロータシャフト５の回転をアシスト（補助駆動）するオイルタービン６の製造方法を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。ここで、図８および図９は、オイルタービン６のタービンインペラ７の切削工程を説明する図である。
[Production Method of Example 1]
Next, a method of manufacturing the
先ず、オイルタービン６のタービンインペラ７を構成する金属素材（溶湯）を鋳造型のキャビティの中に入れて中間成形体（以下中間製品）を作成し、冷却して固まった中間製品を鋳型のキャビティの中から取り出す鋳造成形を実施する（鋳造工程）。
そして、中間製品の外周部に切削加工を施すことにより、ハブ９の外周面上においてハブ９の円周方向に等間隔で複数の羽根８が形成されたタービンインペラ７を製造する。
First, a metal material (molten metal) constituting the
Then, by cutting the outer peripheral portion of the intermediate product, the
ここで、タービンインペラ７の羽根８をタービンインペラ７の回転軸方向に垂直な任意の断面で見ると、タービンインペラ７の羽根８の両羽根面（受け羽根面７１、反対側の羽根面７２）が直線で構成されている。これにより、図８および図９に示したように、カッタ等の切削工具９１、９２による切削加工で複数（羽根８に対応した数）の羽根溝９３を形成することで、タービンインペラ７の羽根８の製造が可能となる。
Here, when the
具体的には、切削工具９１をタービンインペラ７の下流端面（または上流端面）の外周部に当て、タービンインペラ７の下流側端面から上流側端面へ連続的にカッタ等の切削工具９１を移動させることで、羽根８の受け羽根面７１を形成する（切削工程１）。
同様に、切削工具９２をタービンインペラ７の下流端面（または上流端面）の外周部に当て、タービンインペラ７の下流側端面から上流側端面へ連続的にカッタ等の切削工具９１を移動させることで、切削工程１で切削した羽根８よりも回転方向後退側に隣設する羽根８の反対側の羽根面７２を形成する（切削工程２）。
Specifically, the cutting
Similarly, the cutting
そして、切削工程１と切削工程２を実施して、隣設する羽根８間に残された部分を切削工具９１（または９２）で取り除くことで、隣設する羽根８間に例えばＶ字状断面の羽根溝９３を形成する（切削工程３）。
以上の切削工程１〜３をタービンインペラ７の全周で実施することで、タービンインペラ７の外周に複数の羽根８が設けられる。
なお、切削工具９１、９２は、タービンインペラ７の中間製品に対する切り込み角度が異なるだけで同一の切削工具が使用される。また、切削工具として、ボールエンドミルやエンドミルカッタ等の回転工具を使用しても良い。また、切削工具の切り刃形状は任意である。
Then, the
A plurality of
Note that the same cutting tools are used as the
［実施例１の作用］
次に、本実施例のオイルタービン６を備えたターボチャージャの作用を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the turbocharger provided with the
ドライバーにより加速要求が成された場合、ポンプクラッチがオンに切り替えられることにより、オイルポンプが作動する。これにより、オイルポンプからオイル注入口６３へ所定の圧力に調圧されたオイルが供給される。
オイル注入口６３に供給されたオイルは、油路６４からスリーブ部材１７の外周凹溝２３に流入し、外周凹溝２３内を円環状に流れる。そして、外周凹溝２３内を円環状に流れるオイルは、ノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の各噴孔入口へ分配される。
When an acceleration request is made by the driver, the oil pump operates by switching on the pump clutch. As a result, the oil adjusted to a predetermined pressure is supplied from the oil pump to the
The oil supplied to the
そして、各噴孔入口へ分配されたオイルは、ノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の各噴孔流路を通って、複数の噴孔２６の各噴孔出口からタービンインペラ７の羽根８へ向かって高圧噴射される。これにより、複数の羽根８は、ノズル２１の複数の噴孔２６からオイルの高圧噴流を受けるため、タービンインペラ７に回転力が与えられる。このタービンインペラ７の回転は、ロータシャフト５を介して、吸気コンプレッサ１のコンプレッサインペラ２に伝わる。
したがって、オイルポンプからのオイルの高圧噴流によって、ターボチャージャが補助駆動（アシスト）される。このため、ドライバーによって加速要求が成されてから実過給圧の応答性が改善され、エンジン出力の向上および加速性能が良好となる。
Then, the oil distributed to each nozzle hole inlet passes through each nozzle hole channel of the plurality of nozzle holes 26 provided in the
Therefore, the turbocharger is auxiliary driven (assisted) by the high-pressure jet of oil from the oil pump. For this reason, after the acceleration request is made by the driver, the response of the actual supercharging pressure is improved, and the engine output is improved and the acceleration performance is improved.
［実施例１の効果］
ここで、従来（特許文献１に記載）のオイルタービンは、図１６に示したように、ノズル１０２の噴孔１０３から高圧噴射されたオイル噴流がタービンインペラ１０１の羽根１０６に衝突する。このとき、オイル噴流とタービンインペラ１０１の各羽根１０６との角度がタービンインペラ１０１の外周方向に向いているので、タービンインペラ１０１の回転に伴う遠心力の作用によってタービンインペラ１０１の各羽根１０６の半径方向外側へ向かう流れが発生し、タービンインペラの１０１の各羽根１０６の半径方向外側へ飛散する。
これによって、オイルの排出性が悪化し、タービンインペラ１０１の周囲を円周方向に取り囲むハウジングのシュラウド壁部内にオイルが溜まり易くなる。このため、オイルタービンの駆動効率が低下するので、オイルタービンの回転が阻害されるという問題があった。
[Effect of Example 1]
Here, in the conventional oil turbine (described in Patent Document 1), as shown in FIG. 16, the oil jet jetted at a high pressure from the
As a result, the oil discharge performance deteriorates, and the oil tends to accumulate in the shroud wall portion of the housing that surrounds the periphery of the
そこで、本実施例のターボチャージャに組み込まれるオイルタービン６においては、図１、図５ないし図７に示したように、タービンインペラ７の半径方向外側へオイルが飛散するのを抑制することで、ノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の各噴孔出口から高圧噴射されるオイルがタービンインペラ７の羽根８の回転を阻害するのを防止するという目的で、タービンインペラ７のハブ外周面からチップ１０に至るまで突出するように設けられる羽根８が、タービンインペラ７の半径方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ、タービンインペラ７の回転方向後退側（回転軸側）に傾けて構成されている。
Therefore, in the
これによって、ノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の各噴孔出口から高圧噴射されるオイルの噴流が衝突する、タービンインペラ７に設けられる複数の羽根８の各受け羽根面７１が、タービンインペラ７の半径方向から所定の傾斜角度（θ）だけ、タービンインペラ７の回転方向後退側（回転軸側）に傾いているので、タービンインペラ７の羽根８に衝突した、オイルの噴流が、タービンインペラ７の半径方向外側へ飛散することはない。 これにより、タービンインペラ７に設けられる複数の羽根８の各受け羽根面７１に沿って下流側（羽根８の後縁側端側）へ流れる。この結果、オイルの排出性が向上し、ハウジング１５の嵌合部１６の内周に圧入固定されるスリーブ部材１７のシュラウド２２と羽根８のチップ１０との間にオイルが溜まることはなく、タービンインペラ７の駆動効率が向上する。
したがって、タービンインペラ７の半径方向外側へ飛散したオイルが、タービンインペラ７の羽根８の回転を阻害することがなくなる。
As a result, the receiving
Therefore, the oil scattered to the outside in the radial direction of the
また、タービンインペラ７の回転軸方向の羽根８の断面形状は、切削等による羽根溝加工によってタービンインペラ７の羽根８を製作できるように、タービンインペラ７の羽根８をタービンインペラ７の回転軸方向に対して垂直な断面で見ると、ノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の各噴孔出口から高圧噴射されるオイルの噴流を受ける受け羽根面７１と、この受け羽根面７１に対して反対側の羽根面７２との断面が直線で構成されている。
これによって、カッタ等の切削工具９１、９２を用いて、タービンインペラ７に設けられる複数の羽根８を切削加工および研削加工で製作することが可能となり、しかもタービンインペラ７の直径を大型化することなく、タービンインペラ７のハブ外周に羽根を形成することができるので、オイルタービン６全体の小型化が可能になる。
したがって、タービンインペラ７を回転可能に収容するハウジング１５やスリーブ部材１７を大型化しなくても、ターボチャージャのロータシャフト５にオイルタービン６を構成することができる。
In addition, the cross-sectional shape of the
As a result, it is possible to manufacture a plurality of
Therefore, the
［実施例２の構成］
図１０ないし図１３は、本発明の流体タービンを適用したオイルタービン６を備えたターボチャージャ（実施例２）を示したものである。ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。また、図１３においては、羽根８は、４枚のみ示し、他の羽根８の記載は省略している。
[Configuration of Example 2]
FIGS. 10 to 13 show a turbocharger (Embodiment 2) provided with an
本実施例のターボチャージャに組み込まれるオイルタービン６においては、実施例１と同様に、ターボチャージャのロータシャフト５と一体回転可能に連結したタービンインペラ７と、このタービンインペラ７の羽根８へ向けてオイルの噴流を噴射するノズル２１とを備えている。
タービンインペラ７のハブ外周面上には、タービンインペラ７のハブ外周からチップ１０までタービンインペラ７の半径方向外側に延びる（突出する）複数の羽根８が設けられている。
In the
On the outer peripheral surface of the hub of the
ノズル２１は、噴孔２６の軸線が、タービンインペラ７の回転軸方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ、タービンインペラ７の回転軸側に傾けて構成されている。つまり、複数の噴孔２６の各噴孔出口から高圧噴射されるオイルの噴流を斜め下方向に向けてタービンインペラ７の羽根８に衝突させて、タービンインペラ７に回転力を与える。
これによって、オイル噴流とタービン羽根との角度が垂直になるので、オイル噴流が狙い通りに複数の羽根８の各受け羽根面７１に沿って上流側端（前縁側端）から下流側端（後縁側端）へ流れる。
The
As a result, the angle between the oil jet and the turbine blades becomes vertical, so that the oil jet flows as intended along the receiving blade surfaces 71 of the plurality of
ノズル２１の噴射角（以下ノズル噴射角：θ）は、図１０に示したように、タービンインペラ７の回転軸方向に対して内側に傾けた傾斜角度のことであって、複数の羽根８の各受け羽根面７１に対してノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の各噴孔出口から高圧噴射されるオイルの噴流が衝突する時に、オイルの噴流と羽根８の受け羽根面７１との角度が垂直になるように設定されている。
また、ノズル噴射角（θ）は、オイル噴流がタービンインペラ７のハブ外周面で羽根８に衝突する時に、オイル噴流と羽根８との角度が垂直になるようにθを定めるのが最適である。
As shown in FIG. 10, the injection angle of the nozzle 21 (hereinafter, nozzle injection angle: θ) is an inclination angle inclined inward with respect to the rotation axis direction of the
The nozzle injection angle (θ) is optimally determined so that the angle between the oil jet and the
図１３（ａ）に示したように、θ＝φとすると、オイル噴流と羽根８との角度が最大で９０度になる。
図１３（ａ）の回転位置からタービンインペラ７の回転が進み、図１３（ｂ）の回転位置にタービンインペラ７が到達すると、オイル噴流が隣の羽根８に衝突し、オイル噴流と羽根８とが角度（α）を持つ。
羽根取付ピッチ角をφとすると、ノズル噴射角（θ）は、θ＝φとなるようにθを定めるのが最適である。
したがって、オイル噴流と羽根８との角度を最大９０°にできる。
As shown in FIG. 13A, when θ = φ, the angle between the oil jet and the
When the rotation of the
Assuming that the blade mounting pitch angle is φ, the nozzle injection angle (θ) is optimally determined as θ so that θ = φ.
Therefore, the angle between the oil jet and the
以上のように、本実施例のターボチャージャに組み込まれるオイルタービン６においては、タービンインペラ７の羽根８へ向けてオイルの噴流を噴射するノズル２１の噴孔２６の軸線が、タービンインペラ７の回転軸方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾けて構成されている。すなわち、ノズル２１の噴孔２２の軸線が、タービンインペラ７の羽根８に垂直な方向に対して斜め下向きに傾けて構成されている。
これによって、ノズル２１の噴孔２２から噴射されるオイルの噴流が、タービンインペラ７の羽根８に垂直な方向に対して斜め下向きに衝突するので、実施例１と同様な効果を達成することが可能となる。
As described above, in the
As a result, the jet of oil injected from the
［変形例］
本実施例では、本発明のタービンを、内燃機関（エンジン）の気筒から排出される排気のエネルギーを利用して、圧縮した吸気をエンジンの気筒内に送り込むターボチャージャ（ターボ過給機）のロータシャフトの回転をアシストするオイル（油圧）タービンに適用しているが、本発明のタービンを、遠心圧縮機のみで過給機を構成した吸気コンプレッサ１のロータシャフトを回転駆動するオイル（油圧）タービンに適用しても良い。
[Modification]
In this embodiment, a turbocharger (turbosupercharger) rotor that feeds compressed intake air into a cylinder of the engine by using the energy of the exhaust gas discharged from the cylinder of the internal combustion engine (engine). Although applied to an oil (hydraulic) turbine that assists in rotation of the shaft, the turbine of the present invention is an oil (hydraulic) turbine that rotationally drives a rotor shaft of an
本実施例では、駆動対象のシャフトとして、ターボチャージャ（過給機）のタービンシャフト（ロータシャフト５）を採用しているが、駆動対象のシャフトとして、発電機、送風機、ポンプ、圧縮機またはプロペラ等の駆動対象のシャフトを採用しても良い。
この場合、本発明の流体タービンのタービンインペラが、発電機、送風機、ポンプ、圧縮機またはプロペラ等の駆動対象のシャフトと一体回転可能に連結したハブを有するタービンインペラとなる。なお、駆動対象のシャフトの外周にタービンインペラのハブが圧入嵌合により組み付けられていても良い。また、駆動対象のシャフトとタービンインペラのハブとが２面幅等の相対回転を防止する構造を備えた状態で、駆動対象のシャフトの外周にタービンインペラのハブが嵌合するように組み付けられていても良い。
In the present embodiment, a turbine shaft (rotor shaft 5) of a turbocharger (supercharger) is adopted as a shaft to be driven, but a generator, a blower, a pump, a compressor, or a propeller is used as the shaft to be driven. A shaft to be driven such as the above may be employed.
In this case, the turbine impeller of the fluid turbine of the present invention is a turbine impeller having a hub that is connected to a shaft to be driven such as a generator, a blower, a pump, a compressor, or a propeller so as to be integrally rotatable. In addition, the hub of the turbine impeller may be assembled | attached by the press fit by the outer periphery of the shaft to be driven. In addition, the turbine impeller hub is fitted to the outer periphery of the shaft to be driven in a state in which the shaft to be driven and the hub of the turbine impeller are provided with a structure that prevents relative rotation such as a two-sided width. May be.
また、ロータシャフト５が、コンプレッサインペラ２およびタービンインペラ７と一体回転可能に連結した吸気コンプレッサ側シャフトと、タービンインペラ４と一体回転可能に連結した排気タービン側シャフトとに２分割されていても良い。この場合、吸気コンプレッサ側シャフトと排気タービン側シャフトとの間に、吸気コンプレッサ側シャフトと排気タービン側シャフトとを断続するクラッチ手段を設ける。
Further, the
タービンインペラ７に一体的に設けられる羽根８の枚数は、１枚でも２枚以上でも構わない。また、複数の羽根８がタービンインペラ７の外周に等間隔（または対称位置）に設けられていなくても構わない。なお、羽根８の枚数が１枚の場合には、羽根８の回転軌跡の全周囲を覆うようにシュラウド２２が設けられる。
実施例１では、複数の羽根８の全部が、タービンインペラ７の半径方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いているが、複数の羽根８のうちの少なくとも１枚または一部が、タービンインペラ７の半径方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いていても良い。
The number of
In the first embodiment, all of the plurality of
ノズル２１に形成される噴孔２６の個数は、１個でも２個以上でも構わない。また、複数の噴孔２６がノズル２１に等間隔（または対称位置）に設けられていなくても構わない。
実施例２では、ノズル２１に設けられる複数の噴孔２６の全ての軸線が、タービンインペラ７の回転軸方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いているが、複数の噴孔２６のうちの少なくとも１個または一部が、タービンインペラ７の回転軸方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いていても良い。
The number of nozzle holes 26 formed in the
In the second embodiment, all the axes of the plurality of nozzle holes 26 provided in the
また、液体として、液体潤滑油または液体燃料を作動油として利用したオイルだけでなく、水、エンジン冷却水やアルコール等を利用しても良い。
また、オイルタービン６のノズル２１に対するオイル供給手段として、エンジン駆動式のオイルポンプの代わりに、電動モータにより回転駆動されるモータ駆動式のオイルポンプを適用しても良い。この場合、オイルポンプとオイル供給部とを連通する流路に電磁式の流路開閉弁を設けて、オイルポンプからオイル供給部へオイルを供給するモードと、オイルポンプからオイル供給部へのオイルの供給を遮断するモードとを、ドライバーの加速要求、自動車等の車両の走行状態やエンジンの運転状況に対応して切り替えるようにしても良い。
Further, as the liquid, not only oil using liquid lubricating oil or liquid fuel as hydraulic oil, but also water, engine cooling water, alcohol, or the like may be used.
Further, as an oil supply means for the
５ ターボチャージャ（過給機）のロータシャフト
６ オイルタービン
７ タービンインペラ
８ 羽根
９ ハブ
１０ チップ
２１ ノズル
２６ 噴孔
７１ 受け羽根面
７２ 反対側の羽根面
5 Rotor shaft of turbocharger (supercharger) 6
Claims (13)
（ｂ）このインペラ（７）の羽根（８）へ向けて流体の噴流を噴射する噴孔（２６）を有し、前記インペラ（７）に回転力を与えるノズル（２１）と
を備え、
前記羽根（８）は、前記インペラ（７）の半径方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いていることを特徴とする流体タービン（６）。 (A) An impeller (7) having an annular hub (9) coupled to a shaft (5) to be driven so as to be integrally rotatable, and a blade (8) configured to extend from the outer periphery of the hub to the tip (10). When,
(B) a nozzle (21) having a nozzle hole (26) for injecting a jet of fluid toward the blade (8) of the impeller (7), and giving a rotational force to the impeller (7);
The fluid turbine (6), wherein the blade (8) is inclined by a predetermined inclination angle (θ) with respect to a radial direction of the impeller (7).
前記羽根（８）は、前記インペラ（７）の回転方向後退側に傾いていることを特徴とする流体タービン（６）。 The fluid turbine (6) according to claim 1,
The fluid turbine (6), wherein the blade (8) is inclined toward the retreat direction side of the impeller (7).
前記ノズル（２１）は、前記噴孔（２６）の軸線が、前記シャフト（５）の回転軸方向に沿っていることを特徴とする流体タービン（６）。 In the fluid turbine (6) according to claim 1 or 2,
The fluid turbine (6), wherein the nozzle (21) has an axis of the nozzle hole (26) along a rotation axis direction of the shaft (5).
前記羽根（８）の取付角（θ）は、前記羽根（８）の受け羽根面（７１）に対して前記ノズル（２１）の噴孔（２６）から噴射される流体の噴流が衝突する時に、前記流体の噴流と前記羽根（８）の受け羽根面（７１）との角度が垂直になるように設定されていることを特徴とする流体タービン（６）。 The fluid turbine (6) according to any one of claims 1 to 3, wherein the blade (8) generates a jet of fluid ejected from a nozzle hole (26) of the nozzle (21). Having a receiving blade surface (71) for receiving,
The mounting angle (θ) of the blade (8) is such that the jet of fluid ejected from the nozzle hole (26) of the nozzle (21) collides with the receiving blade surface (71) of the blade (8). The fluid turbine (6) is characterized in that the angle between the jet of the fluid and the receiving blade surface (71) of the blade (8) is set to be vertical.
（ｂ）このインペラ（７）の羽根（８）へ向けて流体の噴流を噴射する噴孔（２６）を有し、前記インペラ（７）に回転力を与えるノズル（２１）と
を備え、
前記ノズル（２１）は、前記噴孔（２６）の軸線が、前記インペラ（７）の回転軸方向に対して所定の傾斜角度（θ）だけ傾いていることを特徴とする流体タービン（６）。 (A) An impeller (7) having an annular hub (9) coupled to a shaft (5) to be driven so as to be integrally rotatable, and a blade (8) configured to extend from the outer periphery of the hub to the tip (10). When,
(B) a nozzle (21) having a nozzle hole (26) for injecting a jet of fluid toward the blade (8) of the impeller (7), and giving a rotational force to the impeller (7);
The nozzle (21) is characterized in that the axis of the nozzle hole (26) is inclined by a predetermined inclination angle (θ) with respect to the rotation axis direction of the impeller (7). .
前記ノズル（２１）は、前記噴孔（２６）の軸線が、前記インペラ（７）の回転軸側に傾いていることを特徴とする流体タービン（６）。 The fluid turbine (6) according to claim 5,
The nozzle (21) is a fluid turbine (6) characterized in that an axis of the nozzle hole (26) is inclined toward the rotating shaft side of the impeller (7).
前記複数の羽根（８）は、前記インペラ（７）のハブ外周から前記羽根（８）のチップ（１０）まで前記インペラ（７）の半径方向外側に延びるように構成されていることを特徴とする流体タービン（６）。 In the fluid turbine (6) according to claim 5 or 6,
The plurality of blades (8) are configured to extend radially outward of the impeller (7) from the outer periphery of the hub of the impeller (7) to the tip (10) of the blade (8). Fluid turbine (6).
前記ノズル（２１）の噴射角（θ）は、前記羽根（８）の受け羽根面（７１）に対して前記ノズル（２１）の噴孔（２６）から噴射される流体の噴流が衝突する時に、前記流体の噴流と前記羽根（８）の受け羽根面（７１）との角度が垂直になるように設定されていることを特徴とする流体タービン（６）。 The fluid turbine (6) according to any one of claims 5 to 7, wherein the blade (8) generates a jet of fluid ejected from a nozzle hole (26) of the nozzle (21). Having a receiving blade surface (71) for receiving,
The injection angle (θ) of the nozzle (21) is such that the jet of fluid injected from the nozzle hole (26) of the nozzle (21) collides with the receiving blade surface (71) of the blade (8). The fluid turbine (6) is characterized in that the angle between the jet of the fluid and the receiving blade surface (71) of the blade (8) is set to be vertical.
前記複数の羽根（８）の各受け羽根面（７１）および各反対側の羽根面（７２）は、その断面が直線で構成されていることを特徴とする流体タービン（６）。 The fluid turbine (6) according to any one of claims 1 to 9, wherein the plurality of blades (8) are made of fluid ejected from an injection hole (26) of the nozzle (21). A receiving blade surface (71) for receiving a jet, and a blade surface (72) opposite to the receiving blade surface (71),
The fluid turbine (6), wherein each of the receiving blade surfaces (71) and the opposite blade surfaces (72) of the plurality of blades (8) has a straight section.
前記噴孔（２６）は、前記ノズル（２１）の円周方向に所定の間隔で設置された複数の噴孔（２６）により構成されていることを特徴とする流体タービン（６）。 In the fluid turbine (6) according to any one of the preceding claims,
The fluid nozzle (6), wherein the nozzle hole (26) includes a plurality of nozzle holes (26) installed at predetermined intervals in a circumferential direction of the nozzle (21).
前記複数の噴孔（２６）は、前記ノズル（２１）の円周方向において同一の円周上に設置されて、前記羽根（８）のチップ（１０）よりも半径方向内側で開口した噴孔（２６）出口をそれぞれ有していることを特徴とする流体タービン（６）。 Fluid turbine (6) according to claim 11,
The plurality of nozzle holes (26) are installed on the same circumference in the circumferential direction of the nozzle (21), and the nozzle holes are opened radially inward from the tip (10) of the blade (8). (26) A fluid turbine (6) characterized by having an outlet.
前記駆動対象のシャフト（５）とは、ターボチャージャのタービンシャフト（５）のことであることを特徴とする流体タービン（６）。 A fluid turbine (6) according to any one of claims 1 to 12,
The fluid turbine (6) is characterized in that the driven shaft (5) is a turbine shaft (5) of a turbocharger.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2013104322A JP2014224506A (en) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Fluid turbine |
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| JP2013104322A JP2014224506A (en) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Fluid turbine |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2014224506A true JP2014224506A (en) | 2014-12-04 |
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ID=52123348
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| JP2013104322A Pending JP2014224506A (en) | 2013-05-16 | 2013-05-16 | Fluid turbine |
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| JP (1) | JP2014224506A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104832350A (en) * | 2015-04-17 | 2015-08-12 | 浙江海洋学院 | Ocean wave energy water turbine |
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2013
- 2013-05-16 JP JP2013104322A patent/JP2014224506A/en active Pending
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