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公開番号2025094607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210277
出願日2023-12-13
発明の名称軸流タービン
出願人三菱重工マリンマシナリ株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F01D 5/12 20060101AFI20250618BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】軸流タービン全体の効率を向上できる軸流タービンを提供する。
【解決手段】軸流タービンは、タービンシャフトと、タービン動翼列と、タービン動翼列の下流側に排気室を有するタービンハウジングと、を備え、タービンハウジングは、排気室の内壁との間にタービン動翼列を通過した作動流体を径方向外側に導くためのディフューザ流路を形成する内周側壁面を有するフローガイド部を含み、後縁端と隣接する他のタービン動翼の負圧面との最短距離をスロートsとし、複数のタービン動翼のピッチをtとし、翼根の翼高さ位置を0%とし、翼先端の翼高さ位置を100%とした際の翼高さ方向におけるスロート・ピッチ比の分布は、25%翼高さ位置のスロート・ピッチ比が、翼根部と翼高さ方向における中央部とを結ぶ線分よりも小さく、且つ、75%翼高さ位置のスロート・ピッチ比が、中央部と翼先端部とを結ぶ線分よりも小さい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
タービンシャフトと、
前記タービンシャフトに取り付けられ、前記タービンシャフトの周方向に列状に配置された複数のタービン動翼により構成されるタービン動翼列と、
前記タービン動翼列を回転可能に収容するとともに、前記タービン動翼列の下流側に排気室を有するタービンハウジングと、を備え、
前記タービンハウジングは、
前記排気室の内壁との間に前記タービン動翼列を通過した作動流体を径方向における外側に導くためのディフューザ流路を形成する内周側壁面を有するフローガイド部を含み、
前記タービン動翼の後縁端と該タービン動翼に隣接する他の前記タービン動翼の負圧面との最短距離をスロートｓと定義し、列状に配置された前記複数のタービン動翼のピッチをｔと定義し、前記タービン動翼の翼根から翼先端に向かう翼高さ方向における前記翼根の翼高さ位置を０％と定義し、前記翼先端の翼高さ位置を１００％と定義した場合において、
前記タービン動翼の前記翼高さ方向におけるスロート・ピッチ比ｓ／ｔの分布は、
２５％翼高さ位置の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔが、前記翼根を含む翼根部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔと前記タービン動翼の前記翼高さ方向における中央部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔとを結ぶ線分よりも小さくなり、且つ、
７５％翼高さ位置の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔが、前記中央部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔと前記翼先端を含む翼先端部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔとを結ぶ線分よりも小さくなるように構成された、
軸流タービン。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記タービン動翼の前記翼高さ方向における前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔの分布は、
前記翼根部と前記翼先端部との間に形成される極大値と、
前記翼根部と前記極大値との間に形成される翼根側極小値と、
前記極大値と前記翼先端部との間に形成される翼先端部側極小値と、を有するように構成された、
請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項３】
前記タービン動翼は、
前記翼根部において前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔが最大値を有するように構成された、
請求項１又は２に記載の軸流タービン。
【請求項４】
前記タービン動翼は、
前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔの前記極大値が、前記翼高さ位置が４０％以上６０％以下の範囲内に形成された、
請求項２に記載の軸流タービン。
【請求項５】
前記タービンハウジングは、周方向の一部に前記排気室から前記作動流体を排出するための前記排気室の出口が形成され、
前記周方向において、前記タービンシャフトの回転中心を通過して前記排気室の前記出口に平行な基準線に対して、前記排気室の前記出口が位置する側を排気側と定義し、前記基準線に対して前記排気室の前記出口から離隔した側を反排気側と定義した場合において、
前記フローガイド部は、
前記排気側の少なくとも一部における前記ディフューザ流路の出口面積が、前記反排気側における前記ディフューザ流路の出口面積よりも大きくなるように構成された、
請求項１又は２に記載の軸流タービン。
【請求項６】
前記フローガイド部は、
前記排気側の少なくとも一部における前記フローガイド部の軸方向長さが、前記反排気側における前記フローガイド部の軸方向長さよりも小さい、
請求項５に記載の軸流タービン。
【請求項７】
前記フローガイド部は、
前記排気側の少なくとも一部における前記フローガイド部の後縁端の軸方向に対する傾斜角度が、前記反排気側における前記フローガイド部の後縁端の前記軸方向に対する傾斜角度よりも大きい、
請求項５に記載の軸流タービン。
【請求項８】
前記軸流タービンが備える前記タービン動翼列は、単段である、
請求項１又は２に記載の軸流タービン。
【請求項９】
前記軸流タービンは、過給機に搭載されている、
請求項１又は２に記載の軸流タービン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、軸流タービンに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
軸流タービンには、省スペース化のために、タービン動翼を通過した排ガスを径方向における外側に導くためのディフューザ流路が形成されたものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－８４７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、軸流タービンのタービン動翼は、タービン動翼における効率向上を図ることを設計思想として設計されている。しかしながら、上記設計思想では、必ずしも軸流タービン全体の効率向上が図れているとは言い難い。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、軸流タービン全体の効率を向上できる軸流タービ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】
【０００６】
本開示の少なくとも一実施形態に係る軸流タービンは、
タービンシャフトと、
前記タービンシャフトに取り付けられ、前記タービンシャフトの周方向に列状に配置された複数のタービン動翼により構成されるタービン動翼列と、
前記タービン動翼列を回転可能に収容するとともに、前記タービン動翼列の下流側に排気室を有するタービンハウジングと、を備え、
前記タービンハウジングは、
前記排気室の内壁との間に前記タービン動翼列を通過した作動流体を径方向における外側に導くためのディフューザ流路を形成する内周側壁面を有するフローガイド部を含み、
前記タービン動翼の後縁端と該タービン動翼に隣接する他の前記タービン動翼の負圧面との最短距離をスロートｓと定義し、列状に配置された前記複数のタービン動翼のピッチをｔと定義し、前記タービン動翼の翼根から翼先端に向かう翼高さ方向における前記翼根の翼高さ位置を０％と定義し、前記翼先端の翼高さ位置を１００％と定義した場合において、
前記タービン動翼の前記翼高さ方向におけるスロート・ピッチ比ｓ／ｔの分布は、
２５％翼高さ位置の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔが、前記翼根を含む翼根部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔと前記タービン動翼の前記翼高さ方向における中央部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔとを結ぶ線分よりも小さくなり、且つ、
７５％翼高さ位置の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔが、前記中央部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔと前記翼先端を含む前記翼先端部の前記スロート・ピッチ比ｓ／ｔとを結ぶ線分よりも小さくなるように構成された。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、軸流タービン全体の効率を向上できる軸流タービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る軸流タービンの軸方向に沿った概略半断面図である。
本開示の一実施形態におけるタービン動翼の概略断面図である。
本開示の一実施形態におけるタービン動翼のスロート・ピッチ比の翼高さ位置に対する分布を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態におけるタービン動翼のスロート・ピッチ比の翼高さ位置に対する分布を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態におけるタービン動翼のスロート・ピッチ比の翼高さ位置に対する分布を説明するための説明図である。
比較例に係る軸流タービンの軸方向に沿った概略半断面図である。
本開示の一実施形態に係る軸流タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る軸流タービンの軸方向に直交する概略断面図である。
本開示の一実施形態におけるフローガイド部の軸方向長さの周方向位置に対する分布を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る軸流タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態におけるフローガイド部の後縁端の軸方向に対する傾斜角度の周方向位置に対する分布を説明するための説明図である。
本開示の一実施形態に係る軸流タービンを備える過給機の軸方向に沿った概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１０】
（軸流タービン）
図１は、本開示の一実施形態に係る軸流タービンの軸方向に沿った概略半断面図である。幾つかの実施形態に係る軸流タービン１は、図１に示されるように、回転中心軸線ＬＡに沿って延在するタービンシャフト２と、タービン動翼列３と、タービンハウジング４と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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