JPH0415956Y2

JPH0415956Y2 -

Info

Publication number: JPH0415956Y2
Application number: JP1985163906U
Authority: JP
Priority date: 1985-10-24
Filing date: 1985-10-24
Publication date: 1992-04-09
Also published as: JPS6271339U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、ターボチヤージヤ、特にタービン
ハウジングの改良に関する。

（従来の技術）従来のターボチヤージヤとしては、例えば第３
図に示すようなものが知られている（実開昭57−
2219号公報、参照）。第３図において、１は機関
の排気ガスにより回転駆動されるタービンロー
タ、２は吸気を加圧して過給圧をエンジンに送給
するコンプレツサのインペラである。これらのタ
ービンロータ１とインペラ２とは共通回転軸３に
より結合されている。タービンロータ１はタービ
ンハウジング４内に、インペラ２はコンプレツサ
ハウジング５内に、それぞれ回転自在にわずかな
間隙を有して収容されており、これらの両ハウジ
ング４，５をリテーナプレート６，７を介してボ
ルト８，９により連結するセンタハウジング１０
には前記回転軸３が金属製の一対のジヤーナル軸
受１１Ａ，１１Ｂを介して支持されている。回転
軸３の小径部にはスラストカラー１２が嵌合され
ており、このスラストカラー１２にはスラスト軸
受１３が摺動自在に嵌入されている。スラスト軸
受１３は前記センタハウジング１０に支持されて
おり、回転軸３のスラスト力を受ける。また、１
４はスラストカラー１２とリテーナプレート７と
の間に介装されたシールリングである。

センタハウジング１０には図外の潤滑油供給源
に連通する潤滑油供給通路（油路）１５Ａ，１５
Ｂが形成されており、潤滑油はこの油路１５Ａ，
１５Ｂから一対の斜孔１６Ａ，１６Ｂを介してジ
ヤーナル軸受１１Ａ，１１Ｂに、また油路１５
Ａ，１５Ｂを介してスラスト軸受１３に、それぞ
れ供給される。これらの軸受１１Ａ，１１Ｂ，１
３を潤滑した潤滑油はセンタハウジング１０の排
出口１０Ａから排出される。１７はタービンロー
タ１、リテーナプレート６およびセンタハウジン
グ１０により画成された環状の空間であり、この
空間１７内には過給気室１８を画成する円筒状の
仕切部材１９が配設されている。過給気室１８は
給気圧導入通路２０を介してコンプレツサハウジ
ング５のスクロール部５Ａに連通しており、過給
気が室１８内に導入されるようになつている。そ
して、仕切板１９は空間１７内の雰囲気温度が所
定値を超えると変位してセンタハウジング１０か
ら離間する。なお、２１は回転軸３とセンタハウ
ジング１０の内周面との間に介装されたシールリ
ングである。また、前記タービンハウジング４の
出口端の内径はタービンロータ１の出口１Ａのそ
れより大きくなるように形成されている。

したがつて、タービンハウジング４のスクロー
ル部４Ａより導入された排気ガスによりタービン
ロータ１が回転駆動されると、これと同軸上のイ
ンペラ２も回転駆動される。こうして、インペラ
２は吸気を加圧してコンプレツサハウジング５の
スクロール部５Ａからエンジンへ過給気圧を送給
する。また、エンジンの高負荷運転により排気ガ
スの温度が上昇し、空間１７内の雰囲気温度が所
定値を超えると、仕切部材１９が変位する。この
ため、給気圧室１８に導入された過給気はタービ
ンロータ１の軸部外周近傍に噴出して、タービン
ロータ１とセンタハウジング１０との間をエアシ
ールするので、排気ガスのセンタハウジング１０
内への浸入を防止する。また、センタハウジング
１０をこの過給気により冷却することになるの
で、潤滑油の劣化を未然に防止する。

（この考案が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来のターボチヤー
ジヤにおいては、タービンハウジングの出口端の
内径をタービンロータの出口部側のそれより大き
く形成したため、タービンロータの出口部からタ
ービンハウジングの出口端に至る排気ガスの流れ
が大幅に減速した。その結果、排気ガスによるデ
イフユーザ効果を充分得ることができず、かえつ
て「はくり」現象等により抵抗損失が増大し、タ
ービンの出力が低下するという問題点があつた。
（問題点を解決するための手段）この考案は、このような問題点を解決するため
になされたものであつて、タービンハウジング内
に所定の微小間隙を有して回転自在に収容され、
エンジンの排気ガスにより回転駆動されるととも
に排気ガスが排出される出口部に所定の排出有効
面積を有するタービンロータと、該タービンロー
タと同軸に配設され、タービンロータにより回転
駆動されて吸気を加圧し、該加圧吸気をエンジン
に送給するコンプレツサインペラと、を備えたタ
ーボチヤージヤにおいて、前記タービンハウジン
グの排気ガスの出口部を、排気ガスの流れに沿い
流路面積が徐々に縮小して最小流路面積となり、
その後拡大するように構成するとともにタービン
ハウジングの出口部の最小流路面積部内径を、該
最小流路面積が前記タービンロータの排出有効面
積と等しくなるように、タービンロータの出口部
の外径より小さくしたものである。

（作用）このような構成を有するこの考案においては、
タービハウジングの出口部の流路面積を一旦徐々
に絞つてタービンロータの排出有効面積と等しく
しているので、出口部内でタービンロータの流れ
に対するデツドスペース分の影響を解消してこれ
に対応する流れの「はくり」現象を防止すること
ができ。このため抵抗損失を減少することができ
る。さらに、一旦絞つた流路面積を再び拡大する
ことにより、流れの「はくり」なしで排気ガスの
流速を減速することができ、このため流れの運動
エネルギーを有効に静圧に変換することができ
る。したがつて、タービンの入口、出口の圧力差
が大きくなり、タービンの出力を増大することが
できる。

（実施例）以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示
す図である。

なお、従来例と同一構成部分については同一符
号を付して説明を省略する。

まず、構成を説明すると、第１図において、１
Ａはタービンロータ１の排気ガスが排出される出
口部であり、この出口部１Ａの外周とわずかな間
隙Ｌを有して対向するタービンハウジング４′の
出口部４Ｂの内径は図中D_Rで示される（この内
径D_Rはタービンロータ１の外径と略等しい）。こ
の出口部４Ｂの内径D_Rはタービンロータ１から
図中左方向に離隔するにつれて次第に絞られて最
小内径D_Hとなり、その後再び拡大してデイフユ
ーザを形成するようになつている。すなわち、タ
ービンハウジング４′の出口部４Ｂは、タービン
ロータ１の出口部１Ａから排出される排気ガスの
流れに沿い流路面積が徐々に縮小して最小流路面
積A_H＝π／４（D_H ²）となり、その後再び拡大す
るように構成されている。なお、第１図中D_Bは
タービンロータ１のボス部１Ｂの径を、第２図中
t_Bはタービンロータ１の翼１Ｃの厚さを、それぞ
れ示す。

次に、作用を説明する。

タービンハウジング４′のスクロール部４Ａか
らタービンロータ１の入口部１Ｄへ流入した排気
ガスは、タービンロータ１の翼１Ｃ（第２図、参
照）の間を流れ、その出口部１Ａからタービンハ
ウジング４′の出口部４Ｂへ放出される。この場
合、タービンロータ１の出口部１Ａで排気ガスが
排出される排出有効面積A_Rはタービンハウジン
グ４のロータ１に対向する出口部４Ｂの面積（タ
ービンロータ１の出口部１Ａの面積と略同一）か
ら翼１Ｃの面積1/2（D_R−D_B）×（t_B×Ｚ）（但し、
Ｚ＝翼枚数）とタービンロータ１のボス部１Ｂの
面積π／４（D_B ²）との和を差し引いたものとな
る（第１図および第２図、参照）。すなわち、前
記排出有効面積A_RはA_R＝π／４（D_B ²−D_B ²）−1/2
（D_R−D_B）×t_B×Ｚとなり、タービンハウジング
４′のロータ側出口部４Ｂの面積（π／4D_R ²）よ
り小さいものとなる。したがつて、この状態で
は、従来例と同様に、翼１Ｃとボス部１Ｂとの占
める面積、すなわちタービンロータ１の流れに対
するデツトスペース分だけ流路面積を拡げ過ぎた
ことになり、排気ガスは大幅な減速流となつて、
これらデツトスペースに対応していわゆる「はく
り」現象を引き起こし、抵抗損失が大きくなる。
このため、この実施例においては、タービンハウ
ジング４′の出口部４Ｂにおける最小流路面積A_H
をタービンロータ１の排出有効面積A_Rと等しく
するように、最小流路面積部内径D_Hをタービン
ロータ１の出口部１Ａの外径D_R＝√４_Rより
小さくすることにより、タービンハウジング４′
の出口部４Ｂ内でタービンロータ１の出口部１Ａ
から最小流路面積部まで排気ガスを等速で流し、
同時に前述のタービンロータ１のデツトスペース
分の影響を解消して流れの「はくり」現象を防止
するようにしている。したがつて、タービンハウ
ジング４′の出口部４Ｂで均一な速さの排気ガス
流を得ることができ、その結果抵抗損失を最小限
に抑制することができる。さらに、一旦絞つた流
路面積を再び拡大することにより流れの「はく
り」現象なしで排気ガスの流速を減速することが
でき、このため良好な圧力回復を確保することが
できる。したがつて、タービンの入口、出口の圧
力差が大きくなり、タービンの出力を増大するこ
とができる。すなわち、タービンロータ１の翼出
口部の圧力Ｐは、大気圧P_p，タービンハウジング
４′内における圧力損失ΔP₁および上記「はくり」
現象に基づく抵抗損失ΔP₂の和から静圧に変換さ
れる流れの運動エネルギーP_sを差し引いたものと
考えられるので、上述のようにΔP₂が減少してP_s
が増加すれば翼出口部の圧力Ｐが低下し、したが
つてタービンの入口、出口の圧力差が大きくなつ
てタービンの出力を増大させることができる。な
お、タービンロータ１の出口部１Ａからタービン
ハウジング４′の出口部４Ｂの最小内径部までの
距離L_Hとしては、ボス部１Ｂの径D_Bの所定倍と
したもの、または翼１Ｃの厚みt_Bの所定倍とした
もののうちのいずれか一方より大きくとることが
好ましい。

（効果）以上説明してきたように、この考案によれば、
タービンハウジングの出口部の流路面積を一旦
徐々に絞つてタービンロータの排出有効面積と等
しくしているので、出口部内でタービンロータの
流れに対するデツトスペース分の影響を解消して
これに対応する流れの「はくり」現象を防止する
ことができ、このため抵抗損失を減少することが
できる。さらに、一旦絞つた流路面積を再び拡大
することにより、流れの「はくり」なしで排気ガ
スの流速を減速することができ、このため流れの
運動エネルギーを有効に静圧に変換することがで
きる。したがつて、タービン入口、出口の圧力差
が大きくなり、タービンの出力を増大することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案に係るターボチ
ヤージヤの一実施例を示す図であり、第１図はそ
の断面図、第２図はタービンロータの翼の一部分
を示す図、第３図は従来のターボチヤージヤを示
す断面図である。１……タービンロータ、１Ａ……出口部、２…
…インペラ、３……回転軸、４′……タービンハ
ウジング、４Ｂ……出口部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

タービンハウジング内に所定の微小間隙を有し
て回転自在に収容され、エンジンの排気ガスによ
り回転駆動されるとともに排気ガスが排出される
出口部に所定の排出有効面積を有するタービンロ
ータと、該タービンロータと同軸に配設され、タ
ービンロータにより回転駆動されて吸気を加圧
し、該加圧吸気をエンジンに送給するコンプレツ
サインペラと、を備えたターボチヤージヤにおい
て、前記タービンハウジングの排気ガスの出口部
を、排気ガスの流れに沿い流路面積が徐々に縮小
して最小流路面積となり、その後拡大するように
構成するとともにタービンハウジングの出口部の
最小流路面積部内径を、該最小流路面積が前記タ
ービンロータの排出有効面積と等しくなるよう
に、タービンロータの出口部の外径より小さくし
たことを特徴とするターボチヤージヤ。