JPH0481502A - Turbine and turbocharger using it - Google Patents
Turbine and turbocharger using itInfo
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Landscapes
- Supercharger (AREA)
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Abstract
Description
[0001] [0001]
本発明は、タービンおよびこれを用いるターボチャージ
ャーに関し、ことにノズルから噴出する作業流体によっ
て回転駆動されるロータを備え、小型の蒸気り−ビン、
ガスタービンおよびターボチャージャーとしても使用す
ることができるタービンおよびこれを用いるターボチャ
ージャーに関する。
[0002]The present invention relates to a turbine and a turbocharger using the same, and more particularly, the present invention relates to a turbine and a turbocharger using the turbine.
The present invention relates to a turbine that can also be used as a gas turbine and a turbocharger, and a turbocharger using the same. [0002]
タービンは、一般に、ケーシングと、ケーシング内に回
転可能に軸支され、円周上に多数の羽根を供えたロータ
とからなり、ケーシングに設けられたノズルから高速ガ
スを羽根に向って側方より噴出させ、ロータを高速回転
させるようになっている。 かかるタービンの各羽根は
、凹状をなして正トルクを発生させる面と負トルクを発
生させる面とからなっているので、両トルクによって相
殺されたトルクが発生するようになる。
[0003]
従って、このような従来のタービンにおいては、大きな
回転力を得るために、強度上の問題から限度があるが、
できるだけ大きな外径の羽根が取り付けられたロータを
高速回転させ、これを減速機で減速して、低速高トルク
の出力を得ている。 このような従来のタービンは、大
型で、必要な補助装置も多く、高コストであった。
[0004]
このため、小型、低コストのタービンとするために、上
気従来のタービンをそのまま小型化しても、十分な回転
力を得られていなかった。 さらに、ケーシングと多数
の羽根との間にはスペースが存在するので、未使用の作
業流体の流出が避けられず、回転力を高めることが困難
であった。
[0005]
上述する従来のタービンを改良するためにUSP 47
73818には、内周面にらせん溝ヲ有するケーシング
と、外周面にらせん溝を有するロータとからなってらせ
ん状の流れが形成され、ロータのらせん溝には一定間隔
で羽根が設けられるタービンが提案されている。
[0006]
この改良タービンは、小型であっても、低速高トルクの
出力が得られるカミケーシング内円周面に溝が形成され
ているため、蒸気などの作業流体が前記らせん溝を流れ
て排出され、ロータの回転に何ら寄与せず効率の低下を
招いていた。
さらに、このらせん溝を流れる作業流体は、ロータの回
転数が増す程遠心力作用で多くなり、タービン効率の低
下をもたらすという問題もある。 また、作業流体がケ
ーシング内周の溝を流れると、特に遠心力の作用でこの
溝に押し付けられて流れると摩擦損失を増大させ、ター
ビン効率のさらなる低下をもたらしていた[0007]A turbine generally consists of a casing and a rotor that is rotatably supported within the casing and has a large number of blades on its circumference.A turbine is generally composed of a casing and a rotor that is rotatably supported within the casing and has a large number of blades on the circumference. It is designed to eject water and rotate the rotor at high speed. Each blade of such a turbine has a concave shape and consists of a surface that generates positive torque and a surface that generates negative torque, so that the two torques cancel each other out. [0003] Therefore, in order to obtain a large rotational force in such a conventional turbine, there is a limit due to strength issues.
A rotor equipped with blades with the largest possible outer diameter is rotated at high speed, and this is slowed down by a reducer to obtain low-speed, high-torque output. Such conventional turbines are large, require many auxiliary devices, and are expensive. [0004] For this reason, even if the conventional upper air turbine was simply downsized in order to create a small, low-cost turbine, sufficient rotational force could not be obtained. Furthermore, since there is a space between the casing and the large number of blades, unused working fluid inevitably flows out, making it difficult to increase the rotational force. [0005] USP 47 for improving the conventional turbines described above.
No. 73818 has a turbine in which a spiral flow is formed by a casing having a spiral groove on the inner peripheral surface and a rotor having a spiral groove on the outer peripheral surface, and blades are provided at regular intervals in the spiral groove of the rotor. Proposed. [0006] Even though the improved turbine is small, a groove is formed on the inner circumferential surface of the casing, which allows low-speed, high-torque output to be obtained.Working fluid such as steam flows through the spiral groove and is discharged. This caused a decrease in efficiency without contributing to the rotation of the rotor. Furthermore, as the rotational speed of the rotor increases, the amount of working fluid flowing through the helical groove increases due to centrifugal force, resulting in a reduction in turbine efficiency. Additionally, when the working fluid flows through the grooves on the inner circumference of the casing, especially when it is pressed against the grooves by the action of centrifugal force, it increases friction loss and further reduces turbine efficiency.[0007]
本発明の主目的は、上気従来技術の問題点を解消し、低
圧もしくは低速または少量の作業流体であっても、高効
率、高能率でカリ低速高トルクの回転力を得ることので
きるタービンを提供するにある。
[0008]
また、本発明の他の目的は、上記主目的に加え、作業流
体がタービン内に導入された後、ロータとケーシングと
の間から漏れ、ロータの羽根(フィンまたはブレード)
に回転力を付与しない作業流体の量を低減し、効率よく
作業流体のエネルギをロータの回転力に変換することの
できるタービンを提供することにある。
[0009]
また、本発明の他の目的は、上記主目的である高効率、
低速高トルクを簡単な構造で、かつ低コストで実現でき
るタービンを提供することにある。
[0010]
また、本発明の他の目的は、上記主目的に加え組み立て
が容易なタービンを提供することにある。
[0011]
また、本発明の他の目的は、内燃機関の低回転時であっ
ても、高回転時であっても、効率よく過給することが可
能なように常に効率よく回転可能なターボチャージャー
を提供することにある。
[0012]
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、排気浄化
も行なうことができるターボチャージャーを提供するこ
とにある。
[0013]The main object of the present invention is to solve the problems of the conventional upper air technology, and to create a turbine capable of obtaining rotational power of high torque at low speed and high efficiency even with low pressure, low speed, or a small amount of working fluid. is to provide. [0008] In addition to the above-mentioned main objective, another object of the present invention is that after the working fluid is introduced into the turbine, it leaks from between the rotor and the casing, causing damage to the rotor blades (fins or blades).
It is an object of the present invention to provide a turbine capable of efficiently converting the energy of the working fluid into the rotational force of the rotor by reducing the amount of working fluid that does not impart rotational force to the rotor. [0009] Further, another object of the present invention is to achieve high efficiency, which is the main object above.
An object of the present invention is to provide a turbine capable of realizing low speed and high torque with a simple structure and at low cost. [0010] In addition to the above main objective, another object of the present invention is to provide a turbine that is easy to assemble. [0011] Another object of the present invention is to provide a turbo that can always rotate efficiently so that efficient supercharging can be performed even when the internal combustion engine is running at low speed or high speed. The purpose is to provide a charger. [0012] Another object of the present invention is to provide a turbocharger that can purify exhaust gas in addition to the above object. [0013]
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、ケ
ーシングと、このケーシング内に回転可能に軸支される
ロータと、このロータの外周に適当な間隔で突設される
多数の羽根と、この羽根に隣接して前記ロータ外周の円
周上に形成される流路と、前記ケーシングに形成され、
作業流体を前記流路に導入する入口および前記流路を流
れる作業流体を外部に排出する出口とから構成されるタ
ービンを提供することにある。
[0014]
前記ロータには前記羽根をその間に内在させる1組の仕
切りがその外周の両端部に突設されるのが好ましい。ま
た、前記流路には、前記作業流体の流れの向きを羽根に
向けるためのガイドが配置されるのが好ましい。また、
前記羽根は、2列をなし、その間に前記流路が形成され
るのが好ましい。また、前記ケーシングの内周には、ら
せん状の溝(流路)を有するのが好ましい。また、前記
ケーシングの溝(流路)の幅は、その先端に向って狭く
なるのが好ましい。
[0015]
また、本発明の第2の態様は、ケーシングと、このケー
シング内に回転可能に軸支されるロータと、このロータ
の外周にらせん状に突設される仕切りと、この仕切り間
のロータ外周に適当間隔で突設される多数の羽根と、こ
の羽根に隣接して前記ロータ外周の円周上にらせん状に
形成される流路と、前記ケーシングに形成され、作業流
体を流路に導入するための入口および前記流路を流れる
作業流体を外部に排出する排出口とから構成されるター
ビンを提供することにある。
[0016]
前記羽根は、前記仕切りに対して傾斜しているのが好ま
しい。また、前記羽根の一方の側面は、前記仕切りに固
着されるのが好ましい。また、前記羽根は、前記仕切り
間に1列配されてなるのが好ましい。また、前記羽根は
、前記仕切り間に2列配されてなるのが好ましい。また
、前記羽根は、前記仕切り間に1列配され、前記流路は
前記羽根の両側に設けられるのが好ましい。また、前記
ロータの前記作業流体が排出される側には、前記作業流
体を回転方向と逆向きに排出するように案内する案内板
が設けられるのが好ましい。
[0017]
また、前記仕切りおよび羽根が、前記ロータの先端に向
って縮径し、前記ケーシングが前記仕切りおよび羽根に
応じて縮径してなるのが好ましい。
[0018]
また、前記導入口は、前記ケーシングの長手方向の中央
に設けられ、前記排出口は前記ケーシングの長手方向の
両端に設けられ、前記ロータの外周に突設される仕切り
はその長手方向の中央から両端に向けて互いに逆らせん
状をなすのが好ましい。
[0019]
また、前記導入口は前記ケーシングの長手方向の両端に
設けられ、前記排出口は前記ケーシングの長手方向の中
央に設けられ、前記ロータの外周に突設される仕切りは
その長手方向の両端から中央に向けて互いに逆らせん状
をなすのが好ましい。また、前記ロータを管状とし、さ
らにこのロータの内周にらせん状の仕切りを突設し、こ
の仕切りの間のロータ内周に適当な間隔で多数の羽根を
突設し、この羽根に隣接して前記ロータ内周の円周上に
流路を形成するのが好ましい。
[00201
また、前記ケーシングが密閉構造であるのが好ましい。
また、前記ケーシングの内周には、さらに前記ロータに
突設されたらせん状の仕切りに対して逆らせんをなす仕
切りによって形成される流路を有するのが好ましい。ま
た、前記ケーシングの流路の幅は、前記ロータに沿って
前記ケーシングの先端に向って漸次狭くなるのが好まし
い。
[0021]
また、本発明の第3の態様は、回転可能に軸支されるロ
ータと、ロータの外周にらせん状に突設される仕切りと
、仕切り上に嵌合して固定され、ロータと一体化される
環状のケーシングと、ロータ、仕切りおよびケーシング
のうち、少なくとも一か所に固定され、ロータ外周に適
当間隔で設けられる羽根と羽根の上下および左右の少な
くとも一か所に隣接してロータ外周の円周上にらせん状
に形成される流路と、ロータの一側にロータと適宜のク
リアランスを存して配置され、口−タとケーシングとの
間を側方より囲う側板と、側板に形成される作業流体導
入用の入口および前記作業流体排出用の出口とから構成
されるタービンを提供するものである。
[0022]
また、本発明の第4の態様は、一対の円板と、両円板を
適宜の間隔を存して連結するらせん状の仕切りにより形
成される渦巻状の通路と、円板と仕切りの少なくとも一
か所に中心に向って適当間隔で固定される羽根と、羽根
の上下および左右の少なくとも一か所に隣接し、通路に
沿って形成される流路と、両円板のうちの一方の円板の
軸心部に流路に連通して形成される作業流体排出用ある
いは導入用の開口と、他方の円板の軸心部に固着される
回転軸とから構成されるタービンを提供するものである
。前記態様のタービンはケーシングに嵌合し、ケーシン
グ内を回転するのが好ましい。
[0023]
また、本発明の第5の態様は、ケーシングと、このケー
シングの内周に沿って突設される仕切りと、この仕切り
間のケーシング内周に適当な間隔で設けられる複数の凹
部と、前記ケーシング内に回転可能に軸支されるロータ
と、このロータの外周に沿って突設される仕切りと、こ
の仕切り間のロータ外周に適当な間隔で設けられる複数
の凹部によって形成される複数の羽根と、前記ケーシン
グに形成され、作業流体を前記ケーシング内に導入する
導入口および前記作業流体を前記[0024]
前記ケーシングの仕切りおよび前記ロータの仕切りがと
もにらせん状であるのが好ましい。また、前記ケーシン
グの仕切りと前記ロータの仕切りとが互いに逆らせん状
をなすのが好ましい。また、前記ケーシングの流路の幅
は、その先端に向って狭くなるのが好ましい。また、前
記ケーシングには、さらに、前記複数の羽根に前記作業
流体を吹き付けるための複数のノズルを有するのが好ま
しい・[0025]
また、前記ケーシングの隣り合う仕切りの間に形成され
る流路の幅と前記ロー夕の仕切りの幅が同じであるのが
好ましい。また、前記ケーシングの仕切りと前記ロータ
の仕切りとが同一形状であるのが好ましい。また、前記
ロータの隣り合う仕切りに対応するケーシングの2つの
仕切りの間に複数の仕切りを設けるよう構成したのが好
ましい。
[0026]
また、本発明の第6の態様は、ケーシングと、このケー
シング内に回転可能に軸支されるロータと、このロータ
の外周に沿って一定間隔で逆方向に屈曲する流路を形成
するために前記ロータ外周に突設される仕切りと、前記
ケーシングに形成され、作業流体を前記流路に導入する
ための導入口および前記流路を流れる作業流体を外部に
排出する排出口とから構成されるタービンを提供するも
のである[0027]
前記流路カミジクザグであるのが好ましい。また、前記
流路が、波形であるのが好ましい。また、前記流路が、
前記ロータ外周に沿ってらせん状に形成されるのが好ま
しい。また、前記仕切りと前記流路が同形であるのが好
ましい。
[0028]
また、前記ケーシングの内周には、さらにこの内周に沿
って溝状の流路を形成する仕切りを有するのが好ましく
、前記ケーシングの流路カミ前記ケーシングの内周に沿
って一定間隔で逆方向に屈曲する流路であるのが好まし
い。また、前記ケーシングの流路および仕切りの形状が
前記ロータの流路および仕切りと同一形状であるのが好
ましい。また、前記ケーシングの流路および前記ロータ
の流路とが互いに逆らせん状をなすのが好ましい。
[0029]
また、本発明の第7の態様は、ドラムと、このドラムの
少なくとも一方の側面中心に連結される支持軸と、前記
ドラムの外周を被包し、前記支持軸に軸支されるケーシ
ングと、このケーシングの内周に突設される仕切りと、
この仕切り間のケーシング内周に適当間隔で突設される
羽根と、この羽根に隣接して前記ケーシング内周の円周
上に形成される流路と、前記支持軸を通り前記ドラムに
形成され、作業流体を前記流路に導入する導入口および
前記流路に流れる作業流体を外部に排出する出口とから
構成されるタービンを提供するものである。前記仕切り
および流路が前記ケーシング内周においてらせん状をな
すのが好ましい。
[00301
また、本発明の第8の態様は、内燃機関の排気ガスを作
業流体とする上記各態様のタービンと、前記ロータの回
転軸の他端に取り付けられるブロワと、このブロワを被
包し、充填気を吸入する吸入口および排出する排出口を
有するブロワケーシングとから構成されるターボチャー
ジャーを提供するものである。
[0031]
前記タービンの流路を構成する部分の一部または全部を
触媒材料、触媒を付着させた材料および触媒を含む材料
の1種または2種以上の材料で構成するのが好ましい。
[0032]In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a casing, a rotor rotatably supported within the casing, and a number of blades protruding from the outer periphery of the rotor at appropriate intervals. a flow path formed on the outer circumference of the rotor adjacent to the blade; and a flow path formed in the casing;
It is an object of the present invention to provide a turbine comprising an inlet for introducing working fluid into the flow path and an outlet for discharging the working fluid flowing through the flow path to the outside. [0014] It is preferable that the rotor has a pair of partitions protruding from both ends of its outer periphery, in which the blades are housed therebetween. Further, it is preferable that a guide for directing the flow direction of the working fluid toward the blades is disposed in the flow path. Also,
Preferably, the blades form two rows, and the flow path is formed between them. Moreover, it is preferable that the inner periphery of the casing has a spiral groove (flow path). Moreover, it is preferable that the width of the groove (flow path) of the casing becomes narrower toward its tip. [0015] Further, a second aspect of the present invention includes a casing, a rotor rotatably supported within the casing, a partition protruding spirally from the outer periphery of the rotor, and a partition between the partitions. A large number of blades protruding from the outer circumference of the rotor at appropriate intervals, a flow path formed in a spiral shape on the outer circumference of the rotor adjacent to the blades, and a flow path formed in the casing for directing the working fluid. An object of the present invention is to provide a turbine comprising an inlet for introducing the working fluid into the flow path and an outlet for discharging the working fluid flowing through the flow path to the outside. [0016] Preferably, the blade is inclined with respect to the partition. Further, it is preferable that one side of the blade is fixed to the partition. Further, it is preferable that the blades are arranged in one row between the partitions. Further, it is preferable that the blades are arranged in two rows between the partitions. Further, it is preferable that the blades are arranged in a row between the partitions, and the flow passages are provided on both sides of the blades. Further, it is preferable that a guide plate is provided on a side of the rotor from which the working fluid is discharged, which guides the working fluid to be discharged in a direction opposite to the rotational direction. [0017] Further, it is preferable that the diameter of the partition and the blade decreases toward the tip of the rotor, and the diameter of the casing decreases in accordance with the partition and the blade. [0018] Further, the inlet port is provided at the center in the longitudinal direction of the casing, the outlet port is provided at both longitudinal ends of the casing, and the partition protruding from the outer periphery of the rotor is provided at the longitudinal center of the casing. It is preferable that the spirals form opposite spirals from the center to both ends. [0019] Further, the inlet port is provided at both ends of the casing in the longitudinal direction, the outlet port is provided in the center of the casing in the longitudinal direction, and the partition protruding from the outer periphery of the rotor is provided at both ends of the casing in the longitudinal direction. It is preferable that the spirals form opposite spirals from both ends toward the center. In addition, the rotor is made into a tubular shape, and spiral partitions are provided protruding from the inner periphery of the rotor, and a large number of blades are protruded from the inner periphery of the rotor between the partitions at appropriate intervals, and adjacent to the blades. Preferably, a flow path is formed on the inner circumference of the rotor. [00201] Furthermore, it is preferable that the casing has a sealed structure. Moreover, it is preferable that the inner periphery of the casing further includes a flow path formed by a partition forming a reverse spiral with respect to a spiral partition provided protrudingly from the rotor. Moreover, it is preferable that the width of the flow path of the casing gradually narrows toward the tip of the casing along the rotor. [0021] Further, a third aspect of the present invention includes a rotor that is rotatably supported, a partition that protrudes in a spiral shape on the outer periphery of the rotor, and a partition that is fitted and fixed onto the partition and that is connected to the rotor. An annular casing to be integrated, blades fixed to at least one location among the rotor, partition, and casing and provided at appropriate intervals around the rotor's outer periphery; A flow path formed in a spiral shape on the outer circumference, a side plate placed on one side of the rotor with an appropriate clearance from the rotor, and surrounding the space between the mouth rotor and the casing from the side; The present invention provides a turbine comprising an inlet for introducing a working fluid and an outlet for discharging the working fluid. [0022] Further, a fourth aspect of the present invention is a spiral passage formed by a pair of discs, a spiral partition that connects both discs with an appropriate interval, and A blade fixed to at least one part of the partition at appropriate intervals toward the center, a flow path adjacent to at least one part of the top, bottom, right and left sides of the blade and formed along the passage, and of both discs. A turbine consisting of an opening for discharging or introducing working fluid formed in the axial center of one of the disks so as to communicate with a flow path, and a rotating shaft fixed to the axial center of the other disk. It provides: Preferably, the turbine of the above aspect fits into the casing and rotates within the casing. [0023] Further, a fifth aspect of the present invention includes a casing, a partition protruding along the inner periphery of the casing, and a plurality of recesses provided at appropriate intervals on the inner periphery of the casing between the partitions. , a plurality of recesses formed by a rotor rotatably supported within the casing, a partition protruding along the outer periphery of the rotor, and a plurality of recesses provided at appropriate intervals on the outer periphery of the rotor between the partitions. [0024] It is preferable that the partition of the casing and the partition of the rotor are both spiral-shaped. Further, it is preferable that the partition of the casing and the partition of the rotor form a reverse spiral shape. Moreover, it is preferable that the width of the flow path of the casing becomes narrower toward its tip. Preferably, the casing further includes a plurality of nozzles for spraying the working fluid onto the plurality of blades. Preferably, the width and the width of the partition of the rotor are the same. Further, it is preferable that the partition of the casing and the partition of the rotor have the same shape. Preferably, a plurality of partitions are provided between two partitions of the casing corresponding to adjacent partitions of the rotor. [0026] Further, a sixth aspect of the present invention includes a casing, a rotor rotatably supported within the casing, and a flow path that bends in opposite directions at regular intervals along the outer circumference of the rotor. a partition protruding from the outer periphery of the rotor in order to [0027] It is preferable that the flow path is zigzag. Moreover, it is preferable that the flow path has a wave shape. Further, the flow path is
Preferably, it is formed in a spiral shape along the outer periphery of the rotor. Further, it is preferable that the partition and the flow path have the same shape. [0028] Further, it is preferable that the inner periphery of the casing further includes a partition that forms a groove-like flow path along the inner periphery, and the flow path width of the casing is constant along the inner periphery of the casing. Preferably, the flow path bends in opposite directions at intervals. Moreover, it is preferable that the shape of the flow path and partition of the said casing is the same shape as the flow path and partition of the said rotor. Moreover, it is preferable that the flow path of the casing and the flow path of the rotor form a reverse spiral shape. [0029] In addition, a seventh aspect of the present invention includes a drum, a support shaft connected to the center of at least one side of the drum, and a support shaft that covers the outer periphery of the drum and is pivotally supported by the support shaft. a casing; a partition protruding from the inner periphery of the casing;
Blades protruding from the inner periphery of the casing between the partitions at appropriate intervals, a flow path formed on the inner periphery of the casing adjacent to the blades, and a flow path formed in the drum passing through the support shaft. The present invention provides a turbine comprising an inlet for introducing working fluid into the flow path and an outlet for discharging the working fluid flowing into the flow path to the outside. Preferably, the partition and the flow path have a spiral shape on the inner periphery of the casing. [00301] Further, an eighth aspect of the present invention provides a turbine according to each of the above aspects using exhaust gas of an internal combustion engine as a working fluid, a blower attached to the other end of the rotating shaft of the rotor, and a blower encapsulating the blower. The present invention provides a turbocharger comprising a blower casing having an inlet for inhaling charged air and an outlet for discharging charged air. [0031] It is preferable that a part or all of the portion constituting the flow path of the turbine be made of one or more of a catalyst material, a material to which a catalyst is attached, and a material containing a catalyst. [0032]
本発明の第1の態様のタービンにおいて、ケーシング内
に回転可能に軸支されるロータには、その外周に多数の
羽根と、羽根に隣接する流路とが設けられ、作業流体が
流路を流れる間、その一部が次々と各羽根に順次光たり
、各羽根を押し動かしてロータを回転させる。一つ一つ
の羽根に加わる力は小さくても作業流体が多数の羽根に
当たることにより大きな力となり大きな回転トルクを生
ずる。ロータを回転させる負荷が大きくなると、羽根の
抵抗が大きくなり大きな回転トルクを生ずる。回転でき
ない程の負荷がかかると、作業流体は流路を通って排出
口より排出される。
[0033]
本発明の第2の態様のタービンでは、ロータ外周にらせ
ん状に突設される仕切りによってらせん状の流路を形成
し、流路内に多数の羽根が設けられる。このタービンに
おいて作業流体はロータの周りを数回転して排出され、
これにより作業流体の持つ運動エネルギーが有効利用さ
れる。
[0034]
上記各タービンでは、ケーシングは内周に何らの加工を
必要とせず、しかも流路の断面の約1/4しか構成しな
いので、ケーシングと接する作業流体はきわめて少なく
、そのためケーシングとの摩擦損失が少なくなり、作業
流体の有する運動エネルギーの多くがロータの回転に寄
与するようになる。
[0035]
さらに本態様の別の例のタービンではロータ外周に一方
向に旋回するらせん溝が、ケーシング内周に逆方向に旋
回するらせん溝が形成され、ロータ外周のらせん溝には
羽根が設けられる。このタービンにおいては、作業流体
がケーシングのらせん溝を通って導入側に戻るため静圧
を上昇させるとともにケーシングのらせん溝を通って排
出される作業流体が少なくなるか或いはほとんどなくな
り、作業流体が有効利用される結果、ロータの回転力が
増す。
[0036]
本発明の第3の態様のタービンでは、ロータとケーシン
グがらせん溝の仕切りによって連結され一体化されると
ともにその一側にロータとケーシングとの間のスペース
を側方より囲う固定板が設けれら、固定板にはスペース
内に作業流体を噴出するノズルが設けられる。このター
ビンにおいては、ケーシングがロータと一体をなしてい
るためケーシングとの摩擦抵抗によりロータの回転力が
増す。
[0037]
上記各タービンのうち、らせん状の流路が形成されるも
のでは、ケーシングを開口部が底より広いシリンダー状
に形成し、ケーシングに嵌挿される軸状あるいは筒状の
ロータ外周に奥になって丈が漸次短くなるらせん状の仕
切りが形成される。そしてロータを嵌挿後蓋が閉じられ
る。このタービンでは、組付けおよび修繕あるいは点検
に際しての取り外しが容易となり、また流路が奥の排出
側に向って漸次狭くなり、圧下低下をもたらさない。
[0038]
さらに本発明の第4の態様のタービンでは、一対の円板
がらせん状の仕切りによって連結され、これにより形成
される渦巻状の流路内に多数の羽根が設けられる。そし
て一方の円板の軸心に回転軸が固着され、他方の円板の
軸心にノズルまたは排出口が設けられる。このタービン
においては、外周の流路端に設けたノズルより導入され
た作業流体が渦巻状に流れて軸心部の排出口より排出さ
れるかあるいは軸心部に設けたノズルより導入された作
業流体が外周の流路端に設けた排出口より排出される。
いずれにしても導入されて排出されるまでの間作業流体
が流路内の各羽根に当たり、ロータを回転させる。
[0039]
本発明の第5の態様のタービンでは、ケーシング内周お
よびロータ外周に円周方向に鋸歯状、歯車状、波状ある
いは湾曲した凹凸が設けられるとともにケーシングには
凹部によってスペースが形成される箇所にノズルが設け
られ、ロータの凸部がケーシングの凸部に一致すると、
凹部によって形成されるスペース内に導入された作業流
体の圧力が高まりロータを回転させる。ロータの凸部が
ケーシングの凸部より離れ、凹部に一致すると、ロータ
外周に排出口に繋がる流路が形成される。
[0040]
本態様の別の例のタービンは、ケーシング内周およびロ
ータ外周に凹凸がらせん状に形成される。この場合、ロ
ータが一回転するごとに一度ケーシング側の流路とロー
タ側の流路が一致し、ロータ凸部がケーシングの凸部に
1ないし数か所で一致する。この場合にはしたがって隣
接する各流路ごとにもノズルが設けられる。
[0041]
さらに本発明の第6の態様のタービンでは、ケーシング
内周にジグザク状あるいは波状の凸部が、ロータ外周に
ジグザク状あるいは波状の凹部が形成され、ロータの回
転により凹部が凸部により塞がれたときケーシング内に
導入された作業流体の圧力が高まり、凹部が凸部より離
れたとき作業流体が凹部内に流入してロータを回転させ
る。
[0042]
本態様の別の例のタービンでは、ジグザク状あるいは波
状の凸部がケーシング内周に、凹部がロータ外周にそれ
ぞれらせん状に形成される。このタービンではロータが
一回転するごとに一度ロータ側の凹部がケーシング側の
凸部で塞がれ、ロータ側の凹部とケーシング側の凹部と
で圧力差を生じる。ロータの回転によりロータ側の凹部
とケーシング側の凹部とが連通ずると高圧側の作動流体
がロータ側の凹部に流入しロータを回転させる。
[0043]
上記各タービンでは、ロータがケーシング内で回転する
ようにしであるが、本発明の第7の態様のタービンでは
ケーシングが固定のロータ(ドラム)の周りを回転する
ようにされる。この場合には羽根がケーシング内周に取
り付けられ、ドラムに設けたノズルより作業流体が導入
される。
[0044]
以上述べた各タービンで用いられる作業流体としては通
常、空気、スチーム、燃焼ガスあるいは排気ガスが使用
されるが、これ以外にフロンガス、水その他任意の流体
を用いることができる。
[0045]
上記各タービンの好適な用途の一つとして、本発明の第
8の態様のターボチャージャーが挙げられるが、この場
合作業流体は排気ガスとなる。ターボチャージャーとし
て用いる場合、排気ガス中の一酸化炭素CO1未燃炭化
水素HC1窒素酸化Ni、マンガンMnなど遷移金属の
酸化物、銅とニッケルの合金等の触媒を流路の一部もし
くは全体に配設したり、ロータ外周、羽根、ハウジング
内周の作業流体と接触する部分を上記触媒で形成するか
あるいは上記部分の表面に触媒層を形成するのが望まし
い。
[0046]In the turbine of the first aspect of the present invention, the rotor rotatably supported within the casing is provided with a large number of blades on its outer periphery and a flow path adjacent to the blades, and the working fluid flows through the flow path. As it flows, a portion of it shines on each blade one after another, pushing each blade to move and rotating the rotor. Even if the force applied to each blade is small, when the working fluid hits a large number of blades, it becomes a large force and generates a large rotational torque. When the load that rotates the rotor increases, the resistance of the blades increases and a large rotational torque is generated. When a load to the extent that rotation is not possible is applied, the working fluid passes through the flow path and is discharged from the discharge port. [0033] In the turbine according to the second aspect of the present invention, a spiral flow path is formed by a partition protruding in a spiral shape on the outer periphery of the rotor, and a large number of blades are provided within the flow path. In this turbine, the working fluid rotates around the rotor several times and is discharged.
This makes effective use of the kinetic energy of the working fluid. [0034] In each of the above turbines, the casing does not require any processing on the inner periphery and constitutes only about 1/4 of the cross section of the flow path, so the working fluid that comes into contact with the casing is extremely small, and therefore the friction with the casing is small. Loss is reduced, and more of the kinetic energy of the working fluid contributes to the rotation of the rotor. [0035] Further, in a turbine according to another example of this aspect, a spiral groove that rotates in one direction is formed on the outer circumference of the rotor, a spiral groove that rotates in the opposite direction is formed on the inner circumference of the casing, and blades are provided in the spiral groove on the outer circumference of the rotor. It will be done. In this turbine, the working fluid returns to the inlet side through the helical groove of the casing, increasing static pressure, and the amount of working fluid discharged through the helical groove of the casing decreases or almost disappears, making the working fluid effective. As a result of its utilization, the rotational force of the rotor increases. [0036] In the turbine of the third aspect of the present invention, the rotor and the casing are connected and integrated by a partition of a spiral groove, and a fixed plate is provided on one side of the rotor to laterally surround the space between the rotor and the casing. The fixed plate is provided with a nozzle for ejecting a working fluid into the space. In this turbine, since the casing is integrated with the rotor, the rotational force of the rotor increases due to frictional resistance with the casing. [0037] Among the above-mentioned turbines, in those in which a spiral flow path is formed, the casing is formed into a cylindrical shape with an opening wider than the bottom, and a shaft-shaped or cylindrical rotor that is fitted into the casing is provided with a deep groove on the outer periphery. A spiral partition is formed that gradually becomes shorter in length. After inserting the rotor, the lid is closed. In this turbine, it is easy to assemble and remove for repair or inspection, and the flow path gradually narrows toward the discharge side at the back, so that no drop in pressure occurs. [0038] Further, in the turbine according to the fourth aspect of the present invention, a pair of discs are connected by a spiral partition, and a large number of blades are provided in the spiral flow path formed thereby. A rotating shaft is fixed to the axial center of one of the disks, and a nozzle or a discharge port is provided to the axial center of the other disk. In this turbine, the working fluid introduced from the nozzle provided at the end of the flow path on the outer periphery flows in a spiral shape and is discharged from the outlet at the shaft center, or the working fluid introduced from the nozzle provided at the shaft center Fluid is discharged from a discharge port provided at the end of the flow path on the outer periphery. In any case, the working fluid hits each blade in the flow path and rotates the rotor between the time it is introduced and the time it is discharged. [0039] In the turbine of the fifth aspect of the present invention, serrations, gears, waves, or curved irregularities are provided in the circumferential direction on the inner periphery of the casing and the outer periphery of the rotor, and spaces are formed in the casing by the recesses. When a nozzle is provided at the location and the convex part of the rotor matches the convex part of the casing,
The pressure of the working fluid introduced into the space formed by the recess increases and causes the rotor to rotate. When the convex part of the rotor separates from the convex part of the casing and coincides with the concave part, a flow path connected to the discharge port is formed on the outer periphery of the rotor. [0040] In a turbine according to another example of this aspect, irregularities are formed in a spiral shape on the inner periphery of the casing and the outer periphery of the rotor. In this case, each time the rotor rotates once, the flow path on the casing side and the flow path on the rotor side coincide once, and the rotor convex portion coincides with the convex portion of the casing at one or several locations. In this case, a nozzle is therefore provided for each adjacent flow path. [0041] Furthermore, in the turbine of the sixth aspect of the present invention, a zigzag or wavy convex portion is formed on the inner periphery of the casing, and a zigzag or wavy concave portion is formed on the outer periphery of the rotor, and as the rotor rotates, the concave portion is formed by the convex portion. When the concave portion is closed, the pressure of the working fluid introduced into the casing increases, and when the concave portion moves away from the convex portion, the working fluid flows into the concave portion and rotates the rotor. [0042] In a turbine according to another example of this aspect, a zigzag or wavy convex portion is formed in a spiral shape on the inner periphery of the casing, and a concave portion is formed in a spiral shape on the outer periphery of the rotor. In this turbine, the concave portion on the rotor side is once closed by the convex portion on the casing side every time the rotor rotates once, and a pressure difference is generated between the concave portion on the rotor side and the concave portion on the casing side. When the recess on the rotor side and the recess on the casing side communicate with each other due to rotation of the rotor, the working fluid on the high pressure side flows into the recess on the rotor side and rotates the rotor. [0043] In each of the above turbines, the rotor rotates within the casing, but in the turbine of the seventh aspect of the present invention, the casing rotates around a fixed rotor (drum). In this case, vanes are attached to the inner periphery of the casing, and working fluid is introduced through a nozzle provided on the drum. [0044] The working fluid used in each of the turbines described above is usually air, steam, combustion gas, or exhaust gas, but other than these, fluorocarbon gas, water, or any other fluid can be used. [0045] One suitable use of each of the above turbines is the turbocharger of the eighth aspect of the present invention, in which case the working fluid is exhaust gas. When used as a turbocharger, a catalyst such as carbon monoxide in the exhaust gas, unburned hydrocarbons, HC, nitrogen oxide, oxides of transition metals such as Ni and manganese Mn, and alloys of copper and nickel are placed in part or the entire flow path. It is desirable that the rotor outer periphery, blades, and housing inner periphery, which come into contact with the working fluid, be made of the catalyst, or that a catalyst layer be formed on the surface of the above-mentioned parts. [0046]
以下に、本発明に係るタービンおよびターボチャージャ
ーの各態様について添付の図面に示す好適実施例に基づ
いて具体的に説明する。
[0047]
図1は、本発明に係るタービンの一具体的実施例の縦断
面図、図2は、図1のII−II線矢視図である。
[0048]
これらの図に示すように、本発明の第1の態様のタービ
ン10は、断面が略C形をなすケーシング11内に断面
が略C形のロータ12を配し、このロータ12を回転軸
13によってケーシング11に回転可能に軸支したもの
で、ロータ外周には図1〜図3に示されるように、その
左右に2列の羽根(フィンまたはブレード)14が周方
向に一定間隔で、しかも左右の羽根が互い違いとなるよ
うにして突設され、中央部は作業流体が通過する流路1
5となっている。
[0049]
図示例のように、ケーシング11の一方の側面が開放さ
れている場合にはロータ12の端部の外周に仕切り16
を設けるのが好ましい。これは羽根14とケーシング1
1との間から作業流体が漏れるのを防止できるからであ
る。図示例では仕切り16に羽根14を固定または固着
することができ、羽根14の強度を上げることができる
のでさらに好ましい。さらに、ロータ12の両端部に、
羽根14を内在させるように仕切りを設けるのがよいが
、図1中のケーシング11の開放されている側面に蓋が
設けられ、ケーシング11が密閉されている場合には設
けなくてもよい。
[0050]
そしてこの流路15にはケーシング11の内周面より突
設されるV形のガイド17が1個配置されている(図3
参照)。このガイド17は、図示例では1個配置されて
いるが、ケーシングの周方向に一定間隔で複数配置され
ていてもよく、作業流体を左右に振り分け、左右のフィ
ンに当てる機能を有するほか逆方向からの作業流体の流
れを阻止する逆流止めとして機能をも併せて有している
。Below, each aspect of the turbine and turbocharger according to the present invention will be specifically described based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings. [0047] FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a specific embodiment of a turbine according to the present invention, and FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1. [0048] As shown in these figures, the turbine 10 according to the first aspect of the present invention has a rotor 12 having a substantially C-shaped cross section disposed within a casing 11 having a substantially C-shaped cross section. It is rotatably supported on the casing 11 by a rotating shaft 13, and on the outer periphery of the rotor, as shown in FIGS. Moreover, the left and right blades are protruded in an alternating manner, and the central part has a flow path 1 through which the working fluid passes.
It is 5. [0049] As in the illustrated example, when one side of the casing 11 is open, a partition 16 is provided on the outer periphery of the end of the rotor 12.
It is preferable to provide This is blade 14 and casing 1
This is because it is possible to prevent the working fluid from leaking from between the opening and the opening. In the illustrated example, the blades 14 can be fixed or fixed to the partition 16, which is more preferable because the strength of the blades 14 can be increased. Furthermore, at both ends of the rotor 12,
Although it is preferable to provide a partition so that the blades 14 are contained therein, it is not necessary to provide a partition if a lid is provided on the open side of the casing 11 in FIG. 1 and the casing 11 is sealed. [0050] In this flow path 15, one V-shaped guide 17 that protrudes from the inner peripheral surface of the casing 11 is arranged (Fig. 3
reference). Although one guide 17 is arranged in the illustrated example, a plurality of guides 17 may be arranged at regular intervals in the circumferential direction of the casing, and has the function of distributing the working fluid to the left and right and applying it to the left and right fins, and also has the function of It also functions as a backflow stopper to prevent the flow of working fluid from the inside.
【005月
ケーシング11には作業流体導入用の導入口(以下、ノ
ズルという)18、同排出口19および図示していない
がケーシングを冷却するための冷却水を通す孔ケーシン
グ内の作業流体の圧力および流速を調整するためのバル
ブに繋がる孔等が設けられている。ノズル18および排
出口19を設ける位置は特に制限的ではないが、作業流
体が羽根14に対して十分に仕事をするように配置する
のがよい。また、ノズル18および排出口19は、ロー
タ12の接線方向に向けられるようにするのが望ましい
。
[0052]
なお、ノズル18の開口は、ガイド16の尖った側の先
端より上流側であればケーシング11の周面のいずれに
設けてもよいが、流路15に対向するように図示例では
ケーシング11の長手方向の中央に設けるのが好ましい
。また、ケーシング11の周面に対し、図示例では、1
個のノズル18を設けているカミ所定の間隔で複数のノ
ズルを設けてもよい。
[0053]
また、排出口19の設置位置も、ガイド16の後端より
下流側であれば、ケーシング11の周面のいずれに設け
てもよいが、排出口19の開口部は、羽根14に対して
仕事をしてロータ12の回転力にエネルギを変換した後
の作業流体を流出させることができるように羽根14に
対向するように設けるのがよい。図示例では2列の羽根
14からなるので、ケーシング11の同じ周面にこれら
の羽根列に対向して2個の排出口19を設けるのがよい
が、どちらか一方でもよい。また、排出口19を設ける
ためのケーシングの周面位置は、図示例では1か所であ
るが、特に限定的ではなく、ノズル18同様に、所定の
間隔で複数箇所であってもよい。
[0054]
上記具体例では、流路15がロータ12の中央部に、そ
の両側に2列の羽根14が設けられているが、図4(a
)に示すようにロータ12の両端部に仕切り16を設は
ロータ12の中央部に羽根14を突設するとともにその
両側の仕切り16との間の空間を流路15としてもよい
し、図4(b)に示すように一側に仕切り16に側面を
固定しつつ羽根14を突設するとともに他側の仕切り1
6との間の空間を流路としてもよい。これらの場合はガ
イド17はV形に代えて流れに対し傾斜する傾斜板状の
ガイドが使用される。
[00551
図示する具体例の羽根14は全てが平坦で同一サイズを
なし、しかも流れに対して直交し、かつ左右の羽根が互
い違いとなっているカミ長短あるいは大小の羽根より構
成してもよいし、各羽根はV形に屈折あるいは湾曲して
いてもよく、また流れに対して前後に傾斜させてもよい
。また、羽根をオリフィス状に形成する場合には、中央
部、一端部または両端部に流路を設けず、各羽根のオリ
フィス状開口を流路とするものであってもよい。また、
図示例では、流れに対する大きな抵抗が得られ易いよう
に羽根14が左右で互い違いとなっているが、左右の羽
根が並ぶようにすなわち左右の羽根を並列して設けても
よい。
[0056]
なお、上記実施例においては、必要に応じてケーシング
1の側面を格子状にして冷気が流通できるようにしても
よいし、さらにこれとともにロータの冷却効果を上げる
ためにロータ11の外側面に羽根を突設してもよい。ま
た、ケーシング1の内周面に溝を設けてもよいし、この
溝をらせん状としてもよいし、この溝の幅を先端に行く
に従って狭くしてもよい。本態様のタービンを多段にす
ることにより、さらに高性能のタービンとすることがで
きる。
[0057]
図5および図6に示す本発明の第2の態様のタービン2
0は、ケーシング21内に配置されるロータ22の外周
面にらせん状の仕切り23を突設してらせん状の通路を
形成し、その−側に羽根24を一定間隔で取り付は他側
を流路25としたもので、ロータの排出側には作業流体
がロータ22の回転方向と逆向きに排出されるように案
内するガイド26が各羽根ごとに設けられている。図示
例では、ガイド26は複数設けられているカミ 1個の
み設けてもよい。
[0058]
以下の説明においては、本態様のタービンは、らせん状
の仕切りを有し、この仕切り間に複数の羽根が突設され
ることを除けば、図1〜図3に示す第1の態様のタービ
ンと基本的に同様の構成を有するので、異なる部分につ
いて説明し、同様な構成についての詳細な説明は省略す
る。
[0059]
また、作業流体導入用の導入口27および作業流体の排
出口28がロータ22の接線方向に向けてケーシング2
1の適当な位置に設けられている。 図示例においては
、導入口27は図5のケーシング21の長手方向の右側
の端部に、排出口28のその反対側の端部に設けられて
いる。導入口27および排出口28の形成位置は、ロー
タ22の外周に設けられる羽根24および流路25の形
状などに応じて適宜選択すればよい。
[0060]
ロータ22は、回転軸29によりケーシング21に軸受
29aを介して軸支されている。
[0061]
ここで、本発明においては羽根24の仕切り23に対す
る取り付は位置および方向さらに流路25の形成方法は
、特に制限的ではなく、例えば図7(a)〜図7 (d
)にロータ22の外周および仕切り23に沿って展開し
て示すような種々のものが適用できる。図7(a)に示
すように、羽根24は1列で仕切り23に対して傾斜し
て仕切り23に取り付けられ、羽根列の片側を流路とし
てもよいし図示1−ないが逆方向に傾斜して取り付けら
れていてもよいし、垂直に取り付けられていてもよい。
また、図7(b)に示すように、羽根24を仕切り23
の間の中央に配置し、その両側を流路25としてもよい
し、図7(C)に示すように両側の仕切り23から所定
の間隔で互い違いに仕切り23間の中央を越えて延在す
る羽根を設け、流路25が屈曲し、ジクザグになるよう
にしてもよい。また図7(d)に示すように両側の仕切
り23から2列の羽根24を設け、その中央部を流路2
5とするものであってもよい。
[0062]
本態様の別の具体的実施例の一つとしては、図8に示す
ように、ケーシング31がコーン型をなし、先端が縮径
し、このケーシング31内に配置されるロータ32の外
周上に突設される仕切り33および羽根34がロータ3
2の先端に向って縮径したコーン型をなす、このコーン
型タービン30を挙げることができる。
このコーン型タービン30では、ケーシング31とロー
タ32の仕91Jす33(オよび羽根34)とが先端に
向って縮径しているので、組み立てやすい。従って、ケ
ーシング31とロータ32、特に仕切り33との間の間
隔を可能なかぎり小さくでき、作業流体の漏れを少なく
でき、作業流体の利用効率を高めることができる。
[00631
また、コーン型タービン30においては、流路35は先
端に向って縮径する仕切り33および羽根34との間に
形成されるので、先端に向うほど自然に流路が狭くなる
ことになり、はとんどの作業流体がロータ32の方に誘
導され羽根34に仕事をし、回転に寄与する。また、作
業流体の導入口および排出口の設置位置は特に制限的で
はないが、導入口36は大径側に、排出口37は小径側
に設けるのがよい。従って、ロータ32の回転に使用さ
れない未使用作業流体を極めて少なくすることができる
。
[0064]
また、本態様の別の具体的実施例としては、図9に示す
タービン40のようにケーシング41の長手方向の中央
に作業流体の導入口(ノズル)46を設け、その両端側
にそれぞれ作業流体の排出口47.47を設け、ロータ
42の外周上に突設される仕切り43を導入口46に対
応する位置、すなわちロータ42の長手方向の中央位置
から両端部に向けて逆らせんとし、その仕切り間に所定
間隔で羽根44を設け、仕切り43と羽根44との間を
流路45とするものを挙げることができる。
[0065]
このタービン40では、流路45が、ロータ42の中心
から両端部に向って逆らせん(逆ねじ)になっているの
で従来のようにロータの回転に寄与しない未使用作業流
体がケーシングから漏れるのを防ぐことができる。
[0066]
図9に示すタービン40において、導入口46を排出口
とし排出口47.47を導入口としてもよいカミ未使用
作業流体の漏れ防止の点からは、導入口はケーシングの
長手方向の中央部分に設けるのが好ましい。
[0067]
また、図10に示すタービン50は、本態様のタービン
の別の具体的実施例である。このタービン50は、ロー
タ52が管状をなし、ロータ52の外周に突設されるら
せん状仕切り53およびその仕切り52の間に所定間隔
で設けられる羽根54および仕切り53と羽根54との
間に形成されるらせん状の流路を有しているだけでなく
、これらのらせん状仕切り53、羽根54およびらせん
状流路55をロータ52の内周にも有するものである。
ケーシング51は、ロータ52を内包するように袋構造
を有し、フランジ51aによってロータ52の出力軸5
8を軸受け59を介して軸支するように構成される。
[0068】
作業流体の導入口(ノズル)56は、ケーシング51の
側端に設けられ、ロータ52の先端からロータ52の外
周および内周の流路55.55の両方に作業流体を流す
ように構成されている。作業流体の排出口57,57.
は、ロータ52の基端側の外周側と内周側に対応するケ
ーシング51に設けられる。
[0069]
作業流体の導入口56および排出口57は、ロータ52
の内外周の流路55゜55に作業流体を分配でき、これ
らの流路55.55から作業流体を排出できれば、図示
のものに限定されるものではない。
[0070]
このタービン50は、ロータ52の内外両面の流路55
.55を使用するものであるので、2倍の作業流体をロ
ータ52の回転力として使うことができるので効率が良
くなり、コンパクトで高性能化することができる。この
タービン50を上述のタービンと同様に多段とすること
により、さらにコンパクトで高効率化および高出力化が
はかれる。
[0071]
本態様の別の具体的実施例には、図11に示すタービン
60のように、ロータ62の外周に突設されたらせん状
の仕切り63と、この仕切り63の間に所定間隔で設け
られた羽根との間に形成される流路65に対応してケー
シング61の内周に突設される逆らせん(逆ねじ)状の
仕切り68との間に形成される流路(ケーシング61の
溝)69を有するものであってもよい。このタービン6
0のケーシング61にはフランジ61aを有し、ケーシ
ング61には作業流体の導入口66と排出口67とがそ
れぞれ両端部に設けられている。
[0072]
このタービン60ではロータ62の流路65とケーシン
グ61の流路(溝)69とが互いに逆らせんとなってい
るため、ノズル66から入った作業流体はケーシングの
流路69を通って反対側へ流出しようとするが、ロータ
62に入った作業流体はその流路65が流路69と逆に
なっているため逆の方向へ流れる。このため圧力が上り
作業流体はケーシング61の流路69を流れ、羽根64
を押動しロータ62を回転させ、ロータ62の流路65
に入り、再びケーシング61の流路69に入ることを繰
り返し、ロータ62を回転する能力を増すことになるの
で、トルクが増加することになる。これは、ロータとケ
ーシングの流路とが同一方向である際に、先端から作業
流体を吸い込んで羽根に反トルクが作用して高トルクが
得られない従来のタービンとの大きな差異である。
[0073]
また、ロータ62の流路65と逆らせん(逆ねじ)にな
ったケーシング61の流路69はラビリンスシールの役
目もはたすので、ロータ62とケーシング61との間か
ら流出する作業流体を減少させることができるので、高
効率化という効果もある。
[0074]
もちろん、このタービン60においても上述の各タービ
ンにおいても、フランジ61aと反対側のケーシング6
1の端面にフランジを設けて、密閉型とし、作業流体の
漏れを防止し、高効率化を図ることもできる。
[0075]
なお、上記各タービンにおけるロータの仕切りおよびケ
ーシングの仕切りは、−条のらせんであってもよいし、
複数条のらせんからなるものであってもよい。
上記態様のタービンにおいて、ケーシングの流路の幅を
先端に行くに従って狭くして、作業流体の効率をさらに
上げるようにしてもよい。もちろん、本態様の各タービ
ンを多段として高性能化してもよい。
[0076]
図12、図13および図14に示す本発明の第3の態様
のタービン70は、筒状のケーシング71とロータ72
とをらせん状の仕切り73により連結してらせん状の通
路を形成し、該通路内に一定間隔で羽根74を取り付け
、ケーシング71およびロータ72との間にそれぞれ流
路75および流路76を形成してなるもので、ロータ7
2とケーシング71が一体となって回転するようになっ
ており、流路の入口側にはロータ72と適度なりリアラ
ンスを存し、回転軸77を軸支する固定板78が設けら
れている。固定板78には作業流体を流路内に噴出する
図示しない導入口(ノズル)が設けられ、流路の出口側
には図示しない排出口が設けられている。
[0077]
図15に示す本発明の第4の態様のタービン80は、一
対の円板状側板81゜81をらせん状の仕切り82によ
り連結して二条の渦巻状通路を形成し、その−側に羽根
(フィン)83を一定間隔で突設するとともに他側を流
路84として構成し、一方の側板81の軸心に通路と連
通ずる排出口85を設けたもので、ケーシング86に嵌
合し、ケーシング内で回転するようにしである。図中8
7は導入口である。
[0078]
本実施例においては、渦巻状の通路を側板と、仕切りに
よって形成しているが別の実施例では断面が円形、矩形
その他任意形状チューブを渦巻状に巻込んで一体的に連
結することにより形成される。
[0079]
図16および図17に示す本発明の第5の態様のタービ
ン90では、ロータ92の外周に鋸歯状の凹凸(凸部(
羽根)93、凹部94)が形成される。ケーシング91
には内周にV溝95がロータ92の凹部94に対応して
形成されるとともに内部に導入口97に接続される環状
のダクト98が形成され、排出口99を備えたV溝を除
く各■溝95ごとにダクト98からノズル100を介し
て作業流体が噴出できるようにしである。また、タービ
ン90が密閉型の場合は、ロータ92を円筒状として、
ロータ92の凹部94に内部と連通するロータノズル1
01を各凹部94毎に設けてもよい。
[00801
こうすることにより、ロータ92の回転により作業流体
が圧縮されて反動力としてロータノズル101から噴出
し、ロータ92の内部は高圧となり、ロータ92とケー
シング91との間に流路が形成された時には、作業流体
は逆に内部がら流路に作業流体が噴出してロータ92の
回転力を増し、より高効率とすることができる。
[0081]
このタービンにおいて、ロータ92が回転し、ロータ9
2の凸部93がケーシング内周の■溝95により形成さ
れる凸部96と合致したとき(図16)■溝95と凹部
94によって形成されるスペース内に充満する作業流体
の静圧が増大しロータ92を回転させる。ロータ92の
凸部93がケーシングの凸部96より外されると(図1
7) 排出口99に繋がる流路が形成され、作業流体が
排出される。
[0082]
また、図18に示す本態様の他の具体的実施例では、ロ
ータ92の外周に仕切り102をらせん状に設けるとと
もに、ケーシング91にもらせん状の仕切り103を設
け、いずれもらせん状の仕切りの間に凹凸を設ける構成
であってもよい。また、この両方のらせん状の仕切りを
互いに逆らせんとしてもよい。
[0083]
図19および図20に示すタービン110は、ロータ1
12の外周に仕切り113によってらせん状の通路を形
成し、この通路に沿ってロータ112の外周に鋸歯状の
凹凸(凸部(羽根)114、凹部115)を形成したも
ので、ケーシング111にも■溝116がらせん状の仕
切り118の間に上記通路と同一ピッチで形成されてい
る。このタービンでは、ロータ112が一回転するごと
に一度ケーシング111とロータ112側の通路が一致
し、ケーシング111の各凸部117とロータの凸部1
14が一致しうるようになる。
[0084]
図19および図20の両上半図はロータ1゛12の凸部
114がケーシング111の凸部114から外れてロー
タ112とケーシング111の間に流路を形成した状態
を示し、図19および図20の両下半図は、両者が一致
し、流路が閉じられ、作業流体によりロータ112の凸
部114に回転力が付与される状態を示す[0085]
ここで、本態様においては、ロータの外周およびケーシ
ングに形成される凹凸の形状および数は特に制限的でな
く、図示例のように鋸歯状に限定されず、例えば、波形
などのなめらかな凹凸などの種々の凹凸も適用すること
ができる。また本態様において、ロータの仕切りの幅と
、ケーシングの流路(仕切りの間隔)を同じにして、ロ
ータの一回転毎に流路同志が重なり、またロータの仕切
りとケーシングの流路とが重なるようにしてもよい。
[0086]
また、ケーシングの流路(仕切りの間隔)を狭くして、
ロータの流路(仕切りの間隔)の間にケーシングの流路
を複数設け、ロータの仕切りとケーシングの仕切りの重
なる回数を増加させ、ラビリンスシール効果を増大させ
ることができる。これらの場合、ロータおよびケーシン
グの仕切りの幅は同じにするのがよい。
[0087]
図21に示す本発明の第6の態様のタービン120は、
ロータ122の外周面にジグザグ状の溝仕切り123を
設け、そのジグザグ状の流路(溝)124を内周方向に
形成したもので、ケーシング121には内周に溝124
と同サイズのジグザグ状の凸部125と凸部125の両
側に流路(溝)126が設けられ、導入口(ノズル)1
27により導入された作業流体が各流路124,126
を通り、排出口128よりそれぞ゛れ排出されるように
なっており、またロータ122の回転により流路124
が凸部125によく塞がれあるいは開放されるようにな
っている。
[0088]
ここでロータ側の流路124が凸部125により塞がれ
ると、流路126と流路124で圧力差を生ずる。流路
124が凸部125より外れると流路126と流路12
4が連通し、流路124内に流入した作業流体でロータ
122が回転する。また、図21に示すタービン120
は、ロータ122の外周にジグザグ状の仕切り123お
よび流路124をらせん状に形成し、またケーシング1
21内周にも流路124と同サイズのジグザグ状の凸部
125と凸部125間に流路126を形成し、ロータ1
22が一回転すると、−変流路124と凸部125が一
致し、流路124が凸部125で塞がれるようになって
いる。
[0089]
本態様において、ロータ122に形成される仕切り12
3および流路124のパターンは、図22(a)および
図22(b)のようにジグザグ状であってもよいし、図
22(c)および図22(d)のようになめらかな波形
であってもよい。また、図22(a)および図22(c
)のように仕切り123の幅と流路124の幅とが異な
っていてもよいし、図22(b)および図22(d)の
ように仕切り123の幅と流路124の幅とを一致させ
てもよい。ケーシング121の凸部125および流路1
26のパターンはロータ122のパターンと同一とすれ
ばよい。
[0090]
図21に示す例では、ケーシング121の内周にもジク
ザク状の流路126を形成しているカミ本態様のタービ
ンはこれに限定されるわけではなく、ケーシングの内周
に流路となる溝がなくてもよいし、流路がある場合も、
その流路となる溝が屈曲していなくてもよいし、らせん
状流路であってもよいし、逆らせん状流路であってもよ
い。また流路の幅は一定であっても、先端に行くほど狭
くなってもよい。
[0091]
本発明の第7の態様に示すタービン150は、上記各態
様のタービンとは逆にロータをケーシング内で回転させ
る代りに、図25に示すようにロータをドラム152と
して固定し、このドラムの回りに仕切り153、羽根1
54および流路155を形成したケーシングロータ15
1を回転させるものである。
[0092]
このタービン150ではドラム152の側に入口ノズル
156を設け、ケーシングロータ151の外側を排出口
157とし、ドラム152の外周には正または逆のらせ
ん流路158が形成される。また、ケーシングロータ1
51に固着される回転軸159はベアリング160を介
してドラム152およびドラム152を固定支持してい
る支持フレーム161に軸支される。
[0093]
図23に示す本発明の第8の態様のターボチャージャー
130は、ケーシング131内で回転するロータ132
の外周にらせん状の仕切り133を突設し、この仕切り
133の間に羽根134を設け、羽根134と仕切り1
33との間に流路135を形成するとともに、ケーシン
グ131に自動車等のエンジン(内燃機関)の排気管に
連通ずる導入口(ノズル)136および排出口137を
形成したタービン138と、タービン138のロータ1
32の回転軸139の一端に取り付けられるブロワ−1
40とブロワ−140のケーシング145とケーシング
145に形成される軸方向の空気やチャージの導入口1
41およびラジアル方向に設けられエンジンの吸気管に
連通ずる供給口142からなる。
[0094]
タービン138のケーシング131とブロワ−140の
ケーシング145とは一体であってもよい。また回転軸
139は少なくとも軸受143によって軸支される。
[0095]
このターボチャージャー130に用いられるタービンは
図示例のものに限定されず、上述した本発明の各態様の
タービンのいずれも用いることができる。
[0096]
本発明のタービン138は、低圧、低速、低流量の作業
流体でも効率よく、高トルク回転を行うので、エンジン
の低回転時にも、十分に過給を行うことができる。また
、ターボチャージャーの過給のタイムラグも少なくする
ことができる。
一方、エンジンの高速回転時にも、高圧、高速、高流量
の作業流体によりタービン138は高速かつ高出力回転
を行うので、十分な過給を行うことができる。
[0097]
従って、従来のターボチャージャーに比べて、低圧用高
圧用の2つのターボチャージャーを搭載して2つを使い
分ける必要がないし、また、特に使い分けたい場合は、
低圧用または高圧用の1つを本発明のターボチャージャ
ーとし、他を従来型トしてもよいし、両方に本発明のタ
ーボチャージャーを用いてもよい。ターボチャージャー
の性能は、流路135の大きさ、羽根134の形状、寸
法および数によって調整すればよい。
[0098]
また、本発明のターボチャージャー130においては、
タービン138の構成材料、特に、仕切り133、羽根
134、ロータ132の外周面、ケーシング131の内
周面などの作業流体となる排気ガスと接触する部分の材
料を排気処理触媒作用を有する材料で構成しておくのが
よい。
[0099]
例えば、これらの触媒材料としては白金(pt) ロ
ジウム(Rh) ルテニウム(Ru) パラジウム
(Pd)などの重金属、銅とニッケルの合金、銅(CU
) クロム(Cr ) ニッケル(Ni) マン
ガン(M n )などの遷移金属の酸化物、粒状のアル
ミナに銅やクロムの酸化物を担持させた触媒などを挙げ
ることができる。
[0100]
上述の構成部分を上述の材料で直接構成してもよいカミ
図24に示すように、粒状触媒144を流路135の該
当箇所に配置し、あるいは埋め込むあるいは排気ガスと
接触する部分に配置するようにしてもよい。
[0101]
このようにすることにより、エンジン排ガスの浄化のみ
ならず、排ガス中の一酸化炭素(CO) 未燃炭化水素
(HC)の燃焼による燃焼熱をタービン138のエネル
ギとして使うことができるので、ターボチャージャーの
過給効率を挙げることもできる。
[0102]
上述の例のように、排気処理触媒作用を有する材料を構
成材料とするタービンは排気タービンにも適用可能であ
る。
[0103]
(実験例)
図5に示す本発明の第2の態様のタービンと同様な鋼製
のタービンを製作し、コンプレッサーによって圧縮した
ゲージ圧5 、 2 kg/cm2Gの加圧空気を用い
て、このタービンの回転速度およびトルクの計測を行っ
た。
タービンの寸法
ロータの外径114mm、幅43mm
流路 ピッチ12mm3まわりらせん
ケーシングの内周−流路(溝)なし
[0104]
回転速度計測結果
圧力 Kg/Cm2G0.511
回転数 rpm 2700 4000400O
rpm超の計測は行わなかった。
[0105]
トルク計測結果
図26に示す機構を用いて、タービン170の回転軸1
71を押圧板174により支持棒172に押し付けて、
支持棒172にモーメントを与え、回転軸171の中心
から50cm離れた場所で荷重計173により支持棒1
72の押圧力を測定することにより、タービンの軸トル
クを測定した。
[0106]
この時のタービンを駆動する作業流体の圧力および流量
は以下の通りであった[0107]
コンプレッサ圧力5 、 2kg/cm 、加圧空気流
量0. 528Nm3/min回転数 rpm
0 300 1500 3000トルク g−
cm 2000 1850 1800 1
600[0108]The casing 11 has an inlet (hereinafter referred to as a nozzle) 18 for introducing working fluid, an outlet 19 for the same, and holes (not shown) for passing cooling water to cool the casing.The pressure of the working fluid in the casing is A hole connected to a valve for adjusting the flow rate is also provided. Although the position of the nozzle 18 and the discharge port 19 is not particularly limited, it is preferable that the nozzle 18 and the discharge port 19 be positioned so that the working fluid can perform sufficient work on the blades 14. Further, it is desirable that the nozzle 18 and the discharge port 19 be oriented in the tangential direction of the rotor 12. [0052] The opening of the nozzle 18 may be provided on any of the circumferential surface of the casing 11 as long as it is upstream from the sharp end of the guide 16; It is preferable to provide it at the center of the casing 11 in the longitudinal direction. Moreover, with respect to the peripheral surface of the casing 11, in the illustrated example, 1
In addition to the number of nozzles 18 provided, a plurality of nozzles may also be provided at predetermined intervals. [0053] The outlet 19 may be installed anywhere on the circumferential surface of the casing 11 as long as it is downstream from the rear end of the guide 16; It is preferable to provide the blades 14 so as to face the blades 14 so that the working fluid can flow out after doing work and converting energy into the rotational force of the rotor 12. In the illustrated example, there are two rows of blades 14, so it is preferable to provide two discharge ports 19 on the same circumferential surface of the casing 11 facing these rows of blades, but either one of them may be provided. Furthermore, although the outlet 19 is provided at one location on the circumferential surface of the casing in the illustrated example, it is not particularly limited, and like the nozzle 18, it may be provided at a plurality of locations at predetermined intervals. [0054] In the above specific example, the flow path 15 is provided in the center of the rotor 12, and two rows of blades 14 are provided on both sides of the flow path 15.
), partitions 16 may be provided at both ends of the rotor 12, blades 14 may be protruded from the center of the rotor 12, and the space between the partitions 16 on both sides may be used as a flow path 15. As shown in (b), the side surface is fixed to the partition 16 on one side and the blade 14 is provided protrudingly, and the partition 1 on the other side
6 may be used as a flow path. In these cases, instead of the V-shaped guide 17, an inclined plate-shaped guide that is inclined with respect to the flow is used. [00551 The blades 14 in the specific example shown in the drawings may all be flat and of the same size, perpendicular to the flow, and the left and right blades may be alternated, and may be constructed of blades of different lengths or shorter sizes or larger and smaller blades. , each vane may be bent or curved in a V-shape, and may be inclined back and forth with respect to the flow. Further, when the blades are formed in an orifice shape, the flow path may not be provided in the center, one end, or both ends, and the orifice-shaped opening of each blade may be used as the flow path. Also,
In the illustrated example, the left and right blades 14 are alternated so as to easily obtain a large resistance to the flow, but the left and right blades may be arranged in parallel, that is, the left and right blades may be arranged in parallel. [0056] In the above embodiment, if necessary, the side surface of the casing 1 may be made into a lattice-like shape to allow cool air to circulate, and in addition, in order to increase the cooling effect of the rotor, the outside of the rotor 11 may be Wings may be provided protruding from the sides. Further, a groove may be provided on the inner circumferential surface of the casing 1, this groove may be formed in a spiral shape, and the width of this groove may be narrowed toward the tip. By making the turbine of this embodiment multi-stage, it is possible to obtain a turbine with even higher performance. [0057] Turbine 2 according to the second aspect of the present invention shown in FIGS. 5 and 6
0 has a spiral partition 23 protruding from the outer peripheral surface of a rotor 22 disposed in a casing 21 to form a spiral passage, and blades 24 are attached at regular intervals to the negative side of the partition 23 on the other side. A guide 26 is provided for each blade on the discharge side of the rotor to guide the working fluid to be discharged in a direction opposite to the rotational direction of the rotor 22. In the illustrated example, only one guide 26 may be provided instead of a plurality of guides 26. [0058] In the following description, the turbine of this embodiment has a spiral partition, and a plurality of blades are protruded between the partitions. Since it has basically the same configuration as the turbine of the embodiment, different parts will be explained and detailed explanation of the similar configuration will be omitted. [0059] Further, the inlet 27 for introducing working fluid and the outlet 28 for working fluid are oriented in the tangential direction of the rotor 22 in the casing 2.
1 at an appropriate position. In the illustrated example, the inlet 27 is provided at the right end in the longitudinal direction of the casing 21 in FIG. 5, and at the end opposite to the end of the outlet 28. The formation positions of the inlet 27 and the outlet 28 may be appropriately selected depending on the shape of the blades 24 and the flow path 25 provided on the outer periphery of the rotor 22. [0060] The rotor 22 is supported by a rotating shaft 29 in the casing 21 via a bearing 29a. [0061] Here, in the present invention, the position and direction of attachment of the blade 24 to the partition 23, and the method of forming the flow path 25 are not particularly limited. For example, FIGS. 7(a) to 7(d)
) can be applied in various ways, such as shown developed along the outer periphery of the rotor 22 and along the partitions 23. As shown in FIG. 7(a), the blades 24 are attached to the partition 23 in one row at an angle with respect to the partition 23, and one side of the blade row may be used as a flow path. It may be mounted horizontally or vertically. Further, as shown in FIG. 7(b), the blade 24 is separated by a partition 23.
Alternatively, as shown in FIG. 7(C), the channels 23 may be arranged in the center between the partitions 23 and extend beyond the center between the partitions 23 at predetermined intervals from the partitions 23 on both sides, as shown in FIG. 7(C). A blade may be provided so that the flow path 25 is bent and has a zigzag shape. In addition, as shown in FIG. 7(d), two rows of blades 24 are provided from the partitions 23 on both sides, and the center part is connected to the flow path 24.
It may be set to 5. [0062] As one of the other specific embodiments of this aspect, as shown in FIG. A partition 33 and a blade 34 protruding from the outer circumference of the rotor 3
The cone-shaped turbine 30 is a cone-shaped turbine whose diameter decreases toward the tip of the turbine. In this cone-type turbine 30, since the diameter of the casing 31 and the parts 91J and 33 of the rotor 32 (o and blades 34) are reduced toward the tip, assembly is easy. Therefore, the distance between the casing 31 and the rotor 32, especially the partition 33, can be made as small as possible, the leakage of the working fluid can be reduced, and the efficiency of using the working fluid can be increased. [00631] Furthermore, in the cone-type turbine 30, the flow path 35 is formed between the partition 33 and the blade 34 whose diameter decreases toward the tip, so the flow path naturally becomes narrower toward the tip. , most of the working fluid is directed toward the rotor 32 and does work on the blades 34, contributing to their rotation. Furthermore, although the installation positions of the working fluid inlet and outlet are not particularly limited, it is preferable that the inlet 36 be provided on the larger diameter side and the outlet 37 be provided on the smaller diameter side. Therefore, the amount of unused working fluid that is not used to rotate the rotor 32 can be extremely reduced. [0064] In addition, as another specific example of this aspect, as in the turbine 40 shown in FIG. 9, a working fluid inlet (nozzle) 46 is provided in the longitudinal center of the casing 41, and a A working fluid outlet 47, 47 is provided respectively, and a partition 43 protruding from the outer periphery of the rotor 42 is spirally moved from a position corresponding to the inlet 46, that is, from the center position in the longitudinal direction of the rotor 42 toward both ends. In this case, blades 44 are provided between the partitions at predetermined intervals, and a flow path 45 is formed between the partitions 43 and the blades 44. [0065] In this turbine 40, the flow path 45 has a reverse spiral (reverse thread) from the center of the rotor 42 toward both ends, so that unused working fluid that does not contribute to the rotation of the rotor flows into the casing as in the conventional case. It can prevent leakage. [0066] In the turbine 40 shown in FIG. 9, the inlet 46 may be an outlet and the outlet 47.47 may be an inlet.From the viewpoint of preventing leakage of unused working fluid, the inlet is located in the longitudinal direction of the casing. It is preferable to provide it in the central part. [0067] Moreover, the turbine 50 shown in FIG. 10 is another specific example of the turbine of this aspect. This turbine 50 includes a rotor 52 having a tubular shape, a spiral partition 53 protruding from the outer periphery of the rotor 52, blades 54 provided at a predetermined interval between the partitions 52, and blades 54 formed between the partition 53 and the blades 54. The rotor 52 not only has a spiral flow path, but also has these spiral partitions 53, blades 54, and spiral flow paths 55 on the inner periphery of the rotor 52. The casing 51 has a bag structure so as to enclose the rotor 52, and the output shaft 5 of the rotor 52 is connected to the casing 51 by the flange 51a.
8 via a bearing 59. [0068] The working fluid inlet (nozzle) 56 is provided at the side end of the casing 51, and is configured to flow the working fluid from the tip of the rotor 52 to both the outer and inner flow paths 55 and 55 of the rotor 52. It is configured. Working fluid outlet 57, 57.
are provided on the casing 51 corresponding to the outer circumferential side and the inner circumferential side on the base end side of the rotor 52. [0069] The working fluid inlet 56 and outlet 57 are connected to the rotor 52.
The present invention is not limited to what is shown in the drawings, as long as the working fluid can be distributed to channels 55.55 on the inner and outer peripheries of the body, and the working fluid can be discharged from these channels 55.55. [0070] This turbine 50 has flow passages 55 on both the inner and outer surfaces of the rotor 52.
.. 55, twice as much working fluid can be used as the rotational force of the rotor 52, resulting in improved efficiency, compactness, and high performance. By making this turbine 50 multistage like the above-mentioned turbine, it is possible to achieve further compactness, higher efficiency, and higher output. [0071] In another specific example of this aspect, as in the turbine 60 shown in FIG. A flow path (in the casing 61 grooves) 69. This turbine 6
The casing 61 of No. 0 has a flange 61a, and the casing 61 is provided with a working fluid inlet 66 and an outlet 67 at both ends, respectively. [0072] In this turbine 60, the flow path 65 of the rotor 62 and the flow path (groove) 69 of the casing 61 are spirally reversed, so the working fluid entering from the nozzle 66 passes through the flow path 69 of the casing. The working fluid tries to flow out to the opposite side, but the working fluid that has entered the rotor 62 flows in the opposite direction because its flow path 65 is opposite to the flow path 69. As a result, the pressure increases and the working fluid flows through the channel 69 of the casing 61, causing the impeller 64
to rotate the rotor 62 and open the flow path 65 of the rotor 62.
By repeating the process of entering the flow path 69 of the casing 61 and increasing the ability to rotate the rotor 62, the torque increases. This is a big difference from conventional turbines in which when the rotor and the flow path of the casing are in the same direction, working fluid is sucked in from the tip and counter torque acts on the blades, making it impossible to obtain high torque. [0073] Furthermore, since the flow path 65 of the rotor 62 and the flow path 69 of the casing 61, which has a reverse spiral (reverse thread), also serve as a labyrinth seal, the working fluid flowing out from between the rotor 62 and the casing 61 is prevented. Since it can be reduced, there is also the effect of increasing efficiency. [0074] Of course, in this turbine 60 and in each of the above-mentioned turbines, the casing 6 on the opposite side to the flange 61a
It is also possible to provide a flange on the end face of 1 to make it a closed type, thereby preventing leakage of working fluid and increasing efficiency. [0075] Note that the rotor partition and the casing partition in each of the above turbines may be a spiral spiral,
It may also consist of a plurality of spirals. In the turbine of the above embodiment, the width of the flow path of the casing may be made narrower toward the tip to further increase the efficiency of the working fluid. Of course, each turbine of this embodiment may be multi-staged to improve performance. [0076] A turbine 70 according to a third aspect of the present invention shown in FIGS. 12, 13, and 14 includes a cylindrical casing 71 and a rotor 72.
are connected by a spiral partition 73 to form a spiral passage, vanes 74 are installed at regular intervals in the passage, and a flow passage 75 and a flow passage 76 are formed between the casing 71 and the rotor 72, respectively. Rotor 7
2 and the casing 71 rotate together, and a fixed plate 78 is provided on the inlet side of the flow path to have an appropriate clearance with the rotor 72 and to pivotally support the rotating shaft 77. The fixed plate 78 is provided with an inlet (not shown) (nozzle) for ejecting the working fluid into the flow path, and an outlet (not shown) is provided on the outlet side of the flow path. [0077] A turbine 80 according to the fourth aspect of the present invention shown in FIG. It has blades (fins) 83 protruding from one side at regular intervals, the other side is configured as a flow path 84, and the axis of one side plate 81 is provided with a discharge port 85 communicating with the path, which fits into the casing 86. It is designed to rotate within the casing. 8 in the diagram
7 is an introduction port. [0078] In this embodiment, the spiral passage is formed by the side plate and the partition, but in another embodiment, tubes having circular, rectangular or other arbitrary shapes in cross section may be spirally wound and integrally connected. It is formed by [0079] In the turbine 90 according to the fifth aspect of the present invention shown in FIGS.
A vane) 93 and a recess 94) are formed. casing 91
A V groove 95 is formed on the inner circumference of the rotor 92 to correspond to the recess 94 of the rotor 92, and an annular duct 98 connected to the inlet 97 is formed inside. (2) Working fluid can be ejected from the duct 98 through the nozzle 100 for each groove 95. Moreover, when the turbine 90 is a closed type, the rotor 92 is made into a cylindrical shape,
Rotor nozzle 1 communicating with the inside of recess 94 of rotor 92
01 may be provided for each recess 94. [00801 By doing this, the working fluid is compressed by the rotation of the rotor 92 and ejected from the rotor nozzle 101 as a reaction force, the inside of the rotor 92 becomes high pressure, and a flow path is formed between the rotor 92 and the casing 91. At times, the working fluid may conversely be ejected from the inside into the flow path to increase the rotational force of the rotor 92, making it possible to achieve higher efficiency. [0081] In this turbine, the rotor 92 rotates, and the rotor 9
When the convex portion 93 of No. 2 matches the convex portion 96 formed by the groove 95 on the inner circumference of the casing (Fig. 16), the static pressure of the working fluid filling the space formed by the groove 95 and the concave portion 94 increases. Then, the rotor 92 is rotated. When the protrusion 93 of the rotor 92 is removed from the protrusion 96 of the casing (Fig.
7) A flow path connected to the discharge port 99 is formed, and the working fluid is discharged. [0082] In another specific embodiment of this aspect shown in FIG. 18, a partition 102 is provided in a spiral shape on the outer periphery of the rotor 92, and a spiral partition 103 is also provided in the casing 91, both of which have a spiral shape. The configuration may be such that unevenness is provided between the partitions. Further, both of the spiral partitions may be spirally reversed from each other. [0083] The turbine 110 shown in FIGS. 19 and 20 has a rotor 1
A spiral passage is formed on the outer periphery of the rotor 112 by a partition 113, and sawtooth irregularities (convex portions (vanes) 114, recessed portions 115) are formed on the outer periphery of the rotor 112 along this passage. (2) Grooves 116 are formed between the spiral partitions 118 at the same pitch as the passages. In this turbine, the passages on the casing 111 and rotor 112 sides are aligned once every time the rotor 112 rotates once, and each convex portion 117 of the casing 111 and the convex portion 1 of the rotor are aligned with each other.
14 can now match. [0084] Both upper half views of FIGS. 19 and 20 show a state in which the convex portion 114 of the rotor 1 and 12 has come off the convex portion 114 of the casing 111 to form a flow path between the rotor 112 and the casing 111. Both lower half views of FIGS. 19 and 20 show a state in which the two coincide, the flow path is closed, and the working fluid applies rotational force to the convex portion 114 of the rotor 112 [0085] Here, in this aspect, The shape and number of the irregularities formed on the outer circumference of the rotor and the casing are not particularly limited, and are not limited to sawtooth shapes as shown in the illustrated example; for example, various irregularities such as smooth irregularities such as waveforms can also be applied. can do. In addition, in this embodiment, the width of the rotor partition and the flow path (interval between partitions) in the casing are made the same, so that the flow paths overlap each other every rotation of the rotor, and the rotor partition and the flow path in the casing overlap. You can do it like this. [0086] Also, by narrowing the flow path (interval between partitions) of the casing,
By providing a plurality of casing channels between the rotor channels (intervals between partitions), the number of overlaps between the rotor partitions and the casing partitions can be increased, thereby increasing the labyrinth seal effect. In these cases, the widths of the rotor and casing partitions are preferably the same. [0087] The turbine 120 of the sixth aspect of the present invention shown in FIG.
A zigzag-shaped groove partition 123 is provided on the outer circumferential surface of the rotor 122, and a zigzag-shaped flow path (groove) 124 is formed in the inner circumferential direction.
A zigzag-shaped convex portion 125 of the same size as the convex portion 125 and a flow path (groove) 126 are provided on both sides of the convex portion 125.
The working fluid introduced by 27 flows through each channel 124, 126.
, and are discharged from the outlet 128 , and the rotation of the rotor 122 opens the flow path 124 .
The convex portion 125 is designed to be well closed or opened. [0088] Here, when the flow path 124 on the rotor side is blocked by the convex portion 125, a pressure difference is generated between the flow path 126 and the flow path 124. When the flow path 124 is removed from the convex portion 125, the flow path 126 and the flow path 12
4 are in communication with each other, and the rotor 122 is rotated by the working fluid that has flowed into the flow path 124. Additionally, the turbine 120 shown in FIG.
In this example, a zigzag partition 123 and a flow path 124 are spirally formed around the outer circumference of the rotor 122, and the casing 1
A flow path 126 is formed between the zigzag-shaped convex portions 125 and the convex portions 125 having the same size as the flow path 124 on the inner periphery of the rotor 1.
22 rotates once, the variable flow path 124 and the convex portion 125 are aligned, and the flow path 124 is blocked by the convex portion 125. [0089] In this embodiment, the partition 12 formed in the rotor 122
3 and the flow path 124 may be zigzag as shown in FIGS. 22(a) and 22(b), or may be a smooth waveform as shown in FIGS. 22(c) and 22(d). There may be. In addition, FIGS. 22(a) and 22(c)
), the width of the partition 123 and the width of the flow path 124 may be different, or the width of the partition 123 and the width of the flow path 124 may be the same as shown in FIGS. 22(b) and 22(d). You may let them. Convex portion 125 of casing 121 and flow path 1
The pattern 26 may be the same as the pattern of the rotor 122. [0090] In the example shown in FIG. 21, the turbine of the zigzag type in which the zigzag-shaped flow passage 126 is also formed on the inner periphery of the casing 121 is not limited to this, and the zigzag-shaped flow passage 126 is also formed on the inner periphery of the casing. There may be no groove, or there may be a flow path.
The groove serving as the flow path does not need to be curved, may be a spiral flow path, or may be a reverse spiral flow path. Further, the width of the flow path may be constant or may become narrower toward the tip. [0091] A turbine 150 according to a seventh aspect of the present invention has a rotor fixed as a drum 152 as shown in FIG. Around the drum there are 153 partitions and 1 blade.
54 and a casing rotor 15 having a flow path 155 formed therein.
1 is rotated. [0092] In this turbine 150, an inlet nozzle 156 is provided on the side of the drum 152, an outlet 157 is provided outside the casing rotor 151, and a forward or reverse spiral flow path 158 is formed on the outer periphery of the drum 152. In addition, casing rotor 1
A rotating shaft 159 fixed to the drum 51 is rotatably supported via a bearing 160 by the drum 152 and a support frame 161 that fixedly supports the drum 152. [0093] The turbocharger 130 according to the eighth aspect of the present invention shown in FIG.
A spiral partition 133 is provided protruding from the outer periphery of the partition 1, and a blade 134 is provided between the partition 133, and the blade 134 and the partition 1
A turbine 138 has a flow path 135 formed therebetween, and an inlet (nozzle) 136 and an outlet 137 that communicate with an exhaust pipe of an engine (internal combustion engine) of an automobile or the like in a casing 131. Rotor 1
Blower 1 attached to one end of rotating shaft 139 of 32
40 and the casing 145 of the blower 140 and the axial air and charge inlet 1 formed in the casing 145
41 and a supply port 142 provided in the radial direction and communicating with the intake pipe of the engine. [0094] The casing 131 of the turbine 138 and the casing 145 of the blower 140 may be integrated. Further, the rotating shaft 139 is supported by at least a bearing 143. [0095] The turbine used in this turbocharger 130 is not limited to the illustrated example, and any of the turbines according to the embodiments of the present invention described above can be used. [0096] The turbine 138 of the present invention efficiently performs high torque rotation even with a working fluid of low pressure, low speed, and low flow rate, so that sufficient supercharging can be performed even when the engine rotates at low speed. Furthermore, the time lag in supercharging the turbocharger can also be reduced. On the other hand, even when the engine rotates at high speed, the turbine 138 rotates at high speed and high output due to the high pressure, high speed, and high flow rate of the working fluid, so that sufficient supercharging can be performed. [0097] Therefore, compared to conventional turbochargers, there is no need to install two turbochargers, one for low pressure and one for high pressure, and use them separately, and if you especially want to use them separately,
One of the low-pressure and high-pressure turbochargers may be the turbocharger of the present invention, and the other may be of a conventional type, or the turbocharger of the present invention may be used for both. The performance of the turbocharger may be adjusted by the size of the flow path 135 and the shape, size, and number of the blades 134. [0098] Further, in the turbocharger 130 of the present invention,
The constituent materials of the turbine 138, particularly the materials of the parts that come into contact with the exhaust gas, which is the working fluid, such as the partition 133, the blades 134, the outer peripheral surface of the rotor 132, and the inner peripheral surface of the casing 131, are made of materials that have an exhaust treatment catalytic effect. It is better to keep it. [0099] For example, these catalyst materials include heavy metals such as platinum (pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and palladium (Pd), alloys of copper and nickel, and copper (CU).
Examples include oxides of transition metals such as ) chromium (Cr), nickel (Ni), and manganese (Mn), and catalysts in which oxides of copper and chromium are supported on granular alumina. [0100] The above-mentioned components may be directly constructed from the above-mentioned materials.As shown in FIG. You may also arrange it. [0101] By doing this, it is possible to not only purify the engine exhaust gas, but also use the combustion heat from the combustion of carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC) in the exhaust gas as energy for the turbine 138. , the supercharging efficiency of a turbocharger can also be mentioned. [0102] As in the above example, a turbine whose constituent material is a material having an exhaust treatment catalytic action can also be applied to an exhaust turbine. [0103] (Experimental Example) A steel turbine similar to the turbine of the second aspect of the present invention shown in FIG. The rotational speed and torque of this turbine were measured. Turbine Dimensions Rotor outer diameter 114 mm, width 43 mm Flow path Pitch 12 mm Inner periphery of helical casing - No flow path (groove) [0104] Rotational speed measurement result Pressure Kg/Cm2G0.511 Rotational speed rpm 2700 4000400O
No measurements were taken above rpm. [0105] Torque measurement results Using the mechanism shown in FIG.
71 is pressed against the support rod 172 by the pressing plate 174,
A moment is applied to the support rod 172, and the support rod 1 is
The shaft torque of the turbine was measured by measuring the pressing force of 72. [0106] The pressure and flow rate of the working fluid that drives the turbine at this time were as follows: [0107] Compressor pressure 5.2 kg/cm 2 , pressurized air flow rate 0. 528Nm3/min rotation speed rpm
0 300 1500 3000 Torque g-
cm 2000 1850 1800 1
600 [0108]
本発明は以上のように構成され、次のような効果を奏す
る。
[0109]
本発明のタービンによれば、ロータ外周面とケーシング
内周面にらせん溝を形成シタ前述のタービンと比べ、作
業流体の大半がロータ側を流れ、ケーシングとの摩擦抵
抗が少ないため作業流体の持つエネルギーがロータの回
転に有効に利用され、回転トルクを増すことができるば
かりでなくケーシング側にらせん溝などの加工をする必
要がないため構造が簡単となり、コストを低減させるこ
とができる。
[01101
本発明のタービンにおいては、作業流体がロータ上を数
回転して排出されうるようになるため、羽根との摩擦抵
抗が増し、作業流体の持つエネルギーをより有効に利用
することができる。
[0111]
本発明のタービンにおいて、ガイドを設けることにより
、作業流体の流れが羽根に向けられ、羽根による摩擦抵
抗が増大するとともに作業流体の逆流を防止することも
できる。
[0112]
本発明のタービンによれば、ケーシングがロータと一体
化されているためケーシングとの摩擦抵抗がロータの回
転に寄与し、ロータの回転力を増し、効率をより向上さ
せることができる。
[0113]
本発明のタービンによれば、作業流体との摩擦抵抗が全
てロータの回転力に寄与し、作業流体の持つエネルギー
を有効利用することができる。
[0114]
本発明のタービンにおいて案内板を設けたものは、ロー
タの回転力が増し、またタービンの冷却効果をもたらす
ことができる。
[0115]
本発明のタービンによれば、回転する外側のケーシング
に研削、研摩、切断用丸刃その他各種の回転体を直接取
り付けて回転駆動させることができる。
[0116]
本発明のタービンによれば、導入された作業流体を効率
よく使用でき、そのエネルギーを効率よくロータの回転
力に変換できる。
[0117]
本発明のタービンにおいては、作業流体の導入管と排出
管のバルブを切り換えるだけで排出口から作業流体を導
入し、導入口から作業流体を排出することにより、容易
に逆回転させることができる。
[0118]
本発明のターボチャージャーによれば、エンジンの低回
転時にも十分に過給、でき、また効率よく過給できると
ともに、排気浄化を行うこともできる。The present invention is configured as described above, and has the following effects. [0109] According to the turbine of the present invention, spiral grooves are formed on the outer circumferential surface of the rotor and the inner circumferential surface of the casing.Compared to the above-mentioned turbine, most of the working fluid flows through the rotor side, and there is less frictional resistance with the casing, so that the working fluid can be easily operated. The energy of the fluid is effectively used to rotate the rotor, which not only increases the rotational torque, but also eliminates the need to process spiral grooves on the casing, simplifying the structure and reducing costs. . [01101] In the turbine of the present invention, since the working fluid can rotate several times on the rotor and be discharged, the frictional resistance with the blades increases, and the energy of the working fluid can be used more effectively. [0111] In the turbine of the present invention, by providing the guide, the flow of the working fluid is directed toward the blades, and the frictional resistance due to the blades is increased, and backflow of the working fluid can also be prevented. [0112] According to the turbine of the present invention, since the casing is integrated with the rotor, the frictional resistance with the casing contributes to the rotation of the rotor, increasing the rotational force of the rotor and further improving efficiency. [0113] According to the turbine of the present invention, all the frictional resistance with the working fluid contributes to the rotational force of the rotor, and the energy of the working fluid can be effectively used. [0114] The turbine of the present invention provided with a guide plate increases the rotational force of the rotor and can also provide a cooling effect on the turbine. [0115] According to the turbine of the present invention, various types of rotary bodies such as round blades for grinding, polishing, and cutting can be directly attached to the rotating outer casing and driven to rotate. [0116] According to the turbine of the present invention, the introduced working fluid can be used efficiently, and its energy can be efficiently converted into rotational force of the rotor. [0117] In the turbine of the present invention, by simply switching the valves of the working fluid introduction pipe and the discharge pipe, the working fluid is introduced from the discharge port, and the working fluid is discharged from the introduction port, thereby making it possible to easily rotate the turbine in reverse. I can do it. [0118] According to the turbocharger of the present invention, sufficient supercharging can be performed even when the engine is running at low rotation speeds, and the supercharging can be performed efficiently, and exhaust gas can also be purified.
【図1】 本発明に係るタービンの一実施例の縦断面図である。[Figure 1] FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a turbine according to the present invention.
【図2】 図1のII−II線矢視図である。[Figure 2] 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1. FIG.
【図3】
図1に示すタービンに用いられるロータの正面図である
。3 is a front view of a rotor used in the turbine shown in FIG. 1. FIG.
【図4】
本発明に係るタービンに用いられるロータの別の実施例
(a)および(b)部分断面図である。FIG. 4 is another embodiment (a) and (b) of a partial cross-sectional view of a rotor used in a turbine according to the present invention.
【図5】 本発明に係るタービンの別の実施例の縦断面図である。[Figure 5] FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of another embodiment of a turbine according to the invention.
【図6】 図5の横断面図である。[Figure 6] FIG. 6 is a cross-sectional view of FIG. 5;
【図7】
本発明に用いられるロータの外周に突設される羽根の種
々の取付状態(a)(b)、(C)および(d)を示す
、ロータ外周に沿う展開図である。FIG. 7 is a developed view along the outer periphery of the rotor, showing various attachment states (a), (b), (C), and (d) of the blades protruding from the outer periphery of the rotor used in the present invention.
【図8】 本発明に係るタービンの別の実施例の縦断面図である。[Figure 8] FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of another embodiment of a turbine according to the invention.
【図9】 本発明に係るタービンの別の実施例の縦断面図である。[Figure 9] FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of another embodiment of a turbine according to the invention.
【図101
本発明に係るタービンの別の実施例の縦断面図である。
【図1月
本発明に係るタービンの別の実施例の縦断面図である。
【図12】
本発明に係るタービンの別の実施例の部分縦断面図であ
る。FIG. 101 is a longitudinal cross-sectional view of another embodiment of a turbine according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine according to the invention; FIG. 12 is a partial longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine according to the invention.
【図13】 図12の横断面図であ。[Figure 13] 13 is a cross-sectional view of FIG. 12.
【図14】 図13のB−B線矢視図である。[Figure 14] 14 is a view taken along line BB in FIG. 13. FIG.
【図15】 本発明のタービンの他の実施例の横断面図である。[Figure 15] FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the turbine of the present invention.
【図16】
本発明のタービンの他の実施例の一つの作動状態を示す
横断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing one operating state of another embodiment of the turbine of the present invention.
【図17】
図16に示すタービンの別の作動状態の横断面図である
。17 is a cross-sectional view of the turbine shown in FIG. 16 in another operating state; FIG.
【図18】 本発明のタービンの他の実施例の縦断面図である。[Figure 18] FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine of the present invention.
【図19】
本発明のタービンの他の実施例の異なる作動状態の説明
のために上半図と下半図とを合わせて示す縦断面図であ
る。FIG. 19 is a vertical sectional view showing an upper half view and a lower half view together for explaining different operating states of another embodiment of the turbine of the present invention.
【図201 図19の横断面図である。 【図21】 本発明のタービンの他の実施例の縦断面図である。[Figure 201 FIG. 20 is a cross-sectional view of FIG. 19; [Figure 21] FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine of the present invention.
【図22】
それぞれ異なる仕切りおよび流路のパターン(a)
(b) (C)および(d)を示す線図である。[Figure 22] Different partition and channel patterns (a)
(b) It is a diagram showing (C) and (d).
【図23】
本発明に係るターボチャージャーの一実施例の縦断面図
である。FIG. 23 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a turbocharger according to the present invention.
【図24】
本発明のターボチャージャーに用いられる羽根の一実施
例の模式的構造図である。FIG. 24 is a schematic structural diagram of one embodiment of a blade used in the turbocharger of the present invention.
【図25】 本発明のタービンの他の実施例の縦断面図である。[Figure 25] FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the turbine of the present invention.
【図26】 本発明の実施例で用いたトルク計測機の説明図である。[Figure 26] FIG. 2 is an explanatory diagram of a torque measuring device used in an example of the present invention.
10.20,30,40,50,60,70,80,9
0,110,120゜138.150 タービン
11.21,31,41,51,61,71,86,9
1,111,121゜131.141 ケーシング
12.22,32,42,52,62,72,92,1
12,122゜132 ロータ
14.24,34,44,54,64,74,83,1
34,154 羽根15.25,35,45,55,
65,69,75,76.84,124゜126.13
5,155,158 流路16.23,33,43,
53,63,68,73,82,102,103゜11
8.123,133,153 仕切り18.27,3
6,46,56,66.87,97,100,101゜
127.136,142,152 導入口(ノズル)
19.28,37,47,57,67.85,99,1
28,137 排出口93.96,114,117,
125 凸部94.95,115,116 凹部(
V溝)130 ターボチャージャー
140 ブロワ−
144粒状触媒10.20,30,40,50,60,70,80,9
0,110,120°138.150 Turbine 11.21,31,41,51,61,71,86,9
1,111,121゜131.141 Casing 12.22, 32, 42, 52, 62, 72, 92, 1
12,122°132 Rotor 14.24,34,44,54,64,74,83,1
34,154 Feather 15.25, 35, 45, 55,
65, 69, 75, 76.84, 124°126.13
5,155,158 flow path 16.23, 33, 43,
53, 63, 68, 73, 82, 102, 103゜11
8.123,133,153 Partition 18.27,3
6,46,56,66.87,97,100,101゜127.136,142,152 Inlet (nozzle)
19.28, 37, 47, 57, 67.85, 99, 1
28,137 outlet 93.96,114,117,
125 Convex portion 94.95, 115, 116 Concave portion (
V groove) 130 Turbocharger 140 Blower 144 Granular catalyst
【書類名】【Document name】
【図1】 図面[Figure 1] drawing
【図2】[Figure 2]
【図3】[Figure 3]
【図4】 <a> (b)[Figure 4] <a> (b)
【図5】 酎[Figure 5] chu
【図6】[Figure 6]
【図7】[Figure 7]
【図8】[Figure 8]
【図9】[Figure 9]
【図11】[Figure 11]
【図12】[Figure 12]
【図13】[Figure 13]
【図14】 C’−[Figure 14] C'-
【図15】[Figure 15]
【図16】[Figure 16]
【図17】[Figure 17]
【図18】[Figure 18]
【図20】[Figure 20]
【図21】[Figure 21]
【図22】 (a) (C) (b) (d)[Figure 22] (a) (C) (b) (d)
【図23】 N才[Figure 23] N-year-old
【図24】[Figure 24]
【図25】[Figure 25]
【図26】[Figure 26]
Claims (19)
能に軸支されるロータと、このロータの外周に適当な間
隔で突設される多数の羽根と、この羽根に隣接して前記
ロータ外周の円周上に形成される流路と、前記ケーシン
グに形成され、作業流体を前記流路に導入する入口およ
び前記流路を流れる作業流体を外部に排出する出口とか
ら構成されるタービン。Claims: 1. A casing, a rotor rotatably supported within the casing, a number of blades protruding from the outer periphery of the rotor at appropriate intervals, and a plurality of blades protruding from the outer periphery of the rotor adjacent to the blades. A turbine comprising a flow path formed on a circumference, an inlet formed in the casing for introducing working fluid into the flow path, and an outlet for discharging the working fluid flowing through the flow path to the outside.
能に軸支されるロータと、このロータの外周にらせん状
に突設される仕切りと、この仕切り間のロータ外周に適
当間隔で突設される多数の羽根と、この羽根に隣接して
前記ロータ外周の円周上にらせん状に形成される流路と
、前記ケーシングに形成され、作業流体を流路に導入す
るための入口および前記流路を流れる作業流体を外部に
排出する排出口とから構成されるタービン。Claim 2: A casing, a rotor rotatably supported within the casing, partitions protruding spirally from the outer periphery of the rotor, and partitions protruding from the outer periphery of the rotor between the partitions at appropriate intervals. a plurality of blades, a flow path formed in a spiral shape on the outer periphery of the rotor adjacent to the blades, an inlet formed in the casing for introducing working fluid into the flow path, and A turbine consisting of a discharge port that discharges the working fluid flowing through the channel to the outside.
には、前記作業流体を回転方向と逆向きに排出するよう
に案内する案内板が設けられる請求項2に記載のタービ
ン。3. The turbine according to claim 2, wherein a guide plate is provided on a side of the rotor from which the working fluid is discharged, for guiding the working fluid to be discharged in a direction opposite to the rotational direction.
端に向って縮径し、前記ケーシングが前記仕切りおよび
羽根に応じて縮径してなる請求項2または3に記載のタ
ービン。4. The turbine according to claim 2, wherein the partition and the blade have a diameter reduced toward the tip of the rotor, and the casing has a diameter reduced in accordance with the partition and the blade.
の中央に設けられ、前記排出口は前記ケーシングの長手
方向の両端に設けられ、前記ロータの外周に突設される
仕切りはその長手方向の中央から両端に向けて互いに逆
らせん状をなす請求項2〜4のいずれかに記載のタービ
ン。5. The inlet port is provided at the center in the longitudinal direction of the casing, the outlet port is provided at both longitudinal ends of the casing, and the partition protruding from the outer periphery of the rotor is provided in the longitudinal direction of the casing. The turbine according to any one of claims 2 to 4, wherein the turbine has a spiral shape that is opposite to the other from the center to both ends.
の内周にらせん状の仕切りを突設し、この仕切りの間の
ロータ内周に適当な間隔で多数の羽根を突設し、この羽
根に隣接して前記ロータ内周の円周上に流路を形成した
請求項2〜5のいずれかに記載のタービン。6. The rotor is tubular, further provided with spiral partitions protruding from the inner periphery of the rotor, and a number of blades protruding from the inner periphery of the rotor between the partitions at appropriate intervals. The turbine according to any one of claims 2 to 5, wherein a flow path is formed on the inner circumference of the rotor adjacent to the rotor.
ータに突設されたらせん状の仕切りに対して逆らせんを
なす仕切りによって形成される流路を有する請求項2〜
6に記載のタービン。7. The inner periphery of the casing further includes a flow path formed by a partition forming a reverse spiral with respect to the spiral partition protruding from the rotor.
6. The turbine according to 6.
外周にらせん状に突設される仕切りと、仕切り上に嵌合
して固定され、ロータと一体化される環状のケーシング
と、ロータ、仕切りおよびケーシングのうち、少なくと
も一か所に固定され、ロータ外周に適当間隔で設けられ
る羽根と羽根の上下および左右の少なくとも一か所に隣
接してロータ外周の円周上にらせん状に形成される流路
と、ロータの一側にロータと適宜のクリアランスを存し
て配置され、ロータとケーシングとの間を側方より囲う
側板と、側板に形成される作業流体導入用の入口および
前記作業流体排出用の出口とから構成されるタービン。8. A rotor that is rotatably supported, a partition that protrudes in a spiral shape from the outer periphery of the rotor, and an annular casing that is fitted and fixed onto the partition and is integrated with the rotor. The blades are fixed to at least one place among the rotor, the partition, and the casing, and are provided at appropriate intervals around the outer circumference of the rotor. A flow path is formed, a side plate is placed on one side of the rotor with an appropriate clearance from the rotor and surrounds the space between the rotor and the casing from the side, and an inlet for introducing a working fluid is formed in the side plate. and an outlet for discharging the working fluid.
て連結するらせん状の仕切りにより形成される渦巻状の
通路と、円板と仕切りの少なくとも一か所に中心に向っ
て適当間隔で固定される羽根と、羽根の上下および左右
の少なくとも一か所に隣接し、通路に沿って形成される
流路と、両円板のうちの一方の円板の軸心部に流路に連
通して形成される作業流体排出用あるいは導入用の開口
と、他方の円板の軸心部に固着される回転軸とから構成
されるタービン。9. A spiral passage formed by a pair of discs, a spiral partition connecting the two discs at an appropriate interval, and a spiral passageway formed by a spiral passageway formed by a pair of discs and a spiral partition connecting the discs at an appropriate interval; a flow path formed along a passage adjacent to at least one of the top, bottom, right and left sides of the blade, and an axial center of one of the two disks; A turbine consisting of an opening for discharging or introducing a working fluid formed in communication with a flow path, and a rotating shaft fixed to the axial center of the other disc.
沿って突設される仕切りと、この仕切り間のケーシング
内周に適当な間隔で設けられる複数の凹部と、前記ケー
シング内に回転可能に軸支されるロータと、このロータ
の外周に沿って突設される仕切りと、この仕切り間のロ
ータ外周に適当な間隔で設けられる複数の凹部によって
形成される複数の羽根と、前記ケーシングに形成され、
作業流体を前記ケーシング内に導入する導入口および前
記作業流体を前記ケーシング外へ排出する排出口とから
構成されるタービン。10. A casing, a partition protruding along the inner circumference of the casing, a plurality of recesses provided at appropriate intervals on the inner circumference of the casing between the partitions, and a shaft rotatably mounted in the casing. A supported rotor, a partition protruding along the outer periphery of the rotor, a plurality of blades formed by a plurality of recesses provided at appropriate intervals on the rotor outer periphery between the partitions, and a plurality of blades formed in the casing. ,
A turbine comprising an inlet for introducing working fluid into the casing and an outlet for discharging the working fluid out of the casing.
タの仕切りがともにらせん状である請求項10に記載の
タービン。11. The turbine of claim 10, wherein the casing partition and the rotor partition are both spiral-shaped.
仕切りとが互いに逆らせん状をなす請求項10に記載の
タービン。12. The turbine according to claim 10, wherein the casing partition and the rotor partition are spirally opposite to each other.
可能に軸支されるロータと、このロータの外周に沿って
一定間隔で逆方向に屈曲する流路を形成するために前記
ロータ外周に突設される仕切りと、前記ケーシングに形
成され、作業流体を前記流路に導入するための導入口お
よび前記流路を流れる作業流体を外部に排出する排出口
とから構成されるタービン。13. A casing, a rotor rotatably supported within the casing, and a rotor provided protruding from the outer periphery of the rotor to form a flow passage bent in opposite directions at regular intervals along the outer periphery of the rotor. a partition formed in the casing, an inlet for introducing working fluid into the flow path, and an outlet for discharging the working fluid flowing through the flow path to the outside.
せん状に形成される請求項13に記載のタービン。14. The turbine according to claim 13, wherein the flow path is formed in a spiral shape along the outer periphery of the rotor.
内周に沿って一定間隔で逆方向に屈曲するらせん状流路
を形成する仕切りを有する請求項14に記載のタービン
。15. The turbine according to claim 14, further comprising a partition on the inner periphery of the casing that forms a spiral flow path that bends in opposite directions at regular intervals along the inner periphery.
の側面中心に連結される支持軸と、前記ドラムの外周を
被包し、前記支持軸に軸支されるケーシングと、このケ
ーシングの内周に突設される仕切りと、この仕切り間の
ケーシング内周に適当間隔で突設される羽根と、この羽
根に隣接して前記ケーシング内周の円周上に形成される
流路と、前記支持軸を通り前記ドラムに形成され、作業
流体を前記流路に導入する導入口および前記流路に流れ
る作業流体を外部に排出する出口とから構成されるター
ビン。16. A drum, a support shaft connected to the center of at least one side of the drum, a casing enclosing the outer periphery of the drum and pivotally supported by the support shaft, and a casing provided on the inner periphery of the casing. A protruding partition, blades protruding from the inner periphery of the casing between the partitions at appropriate intervals, a flow path formed on the inner periphery of the casing adjacent to the blade, and the support shaft. A turbine that is formed in the drum and includes an inlet for introducing working fluid into the flow path and an outlet for discharging the working fluid flowing into the flow path to the outside.
内周においてらせん状をなす請求項16に記載のタービ
ン。17. The turbine according to claim 16, wherein the partition and the flow path have a spiral shape on the inner periphery of the casing.
内燃機関の排気ガスを作業流体とするタービンと、前記
ロータの回転軸の他端に取り付けられるブロワと、この
ブロワを被包し、充填気を吸入する吸入口および排出す
る排出口を有するブロワケーシングとから構成されるタ
ーボチャージャー。18. A turbine that uses exhaust gas from an internal combustion engine as a working fluid according to any one of claims 1 to 17, a blower attached to the other end of the rotating shaft of the rotor, and encapsulating the blower, A turbocharger consisting of a blower casing having an inlet for inhaling charged air and an outlet for discharging charged air.
部または全部を触媒材料、触媒を付着させた材料および
触媒を含む材料の1種または2種以上の材料で構成する
請求項18に記載のターボチャージャー。19. The turbine according to claim 18, wherein a part or all of the part constituting the flow path of the turbine is made of one or more of a catalyst material, a material to which a catalyst is attached, and a material containing a catalyst. Turbocharger listed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401147A JPH0481502A (en) | 1989-12-09 | 1990-12-10 | Turbine and turbocharger using it |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-319588 | 1989-12-09 | ||
| JP31958889 | 1989-12-09 | ||
| JP2401147A JPH0481502A (en) | 1989-12-09 | 1990-12-10 | Turbine and turbocharger using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0481502A true JPH0481502A (en) | 1992-03-16 |
Family
ID=26569771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2401147A Withdrawn JPH0481502A (en) | 1989-12-09 | 1990-12-10 | Turbine and turbocharger using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0481502A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6890142B2 (en) | 2001-10-09 | 2005-05-10 | James G. Asseken | Direct condensing turbine |
| JP2010255632A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Boo-Sung Hwang | Vehicle power generation system using exhaust gas |
| JP2012026426A (en) * | 2010-07-26 | 2012-02-09 | Hideo Nakayama | Swirling flow turbine |
| JP2012117374A (en) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Minaminihon Plant Sekkei Jimusho:Kk | Reaction force turbine |
| JP5467703B1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-04-09 | 長松院 泰久 | Simple steam flow variable steam turbine engine |
| WO2020145929A3 (en) * | 2019-01-10 | 2020-12-24 | Ciftci Nevzat | The wavy impeller |
-
1990
- 1990-12-10 JP JP2401147A patent/JPH0481502A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6890142B2 (en) | 2001-10-09 | 2005-05-10 | James G. Asseken | Direct condensing turbine |
| JP2010255632A (en) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Boo-Sung Hwang | Vehicle power generation system using exhaust gas |
| JP2012026426A (en) * | 2010-07-26 | 2012-02-09 | Hideo Nakayama | Swirling flow turbine |
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| WO2020145929A3 (en) * | 2019-01-10 | 2020-12-24 | Ciftci Nevzat | The wavy impeller |
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Legal Events
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