本發(fā)明涉及渦輪以及燃?xì)廨啓C(jī)。

本申請(qǐng)基于在2015年2月10日申請(qǐng)的日本特愿2015-024441而主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援引于此。

背景技術(shù)：

從提高伴隨著燃?xì)廨啓C(jī)的高效率化、高溫化的、進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的(離心力的作用)渦輪動(dòng)葉的強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選增大葉片主體的輪轂側(cè)基端處的流動(dòng)方向的中央附近的葉片厚度。例如，專利文獻(xiàn)1公開了在輪轂側(cè)基端設(shè)置有提高葉片主體的強(qiáng)度的凸緣部的葉片結(jié)構(gòu)。

在此，在渦輪中，為了使燃燒氣體在相鄰的動(dòng)葉的葉片主體彼此的流路中加速，這些葉片主體彼此之間的流路寬度通常隨著朝向下游側(cè)而單調(diào)減小并在動(dòng)葉的后緣處成為最小。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-203259號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，在如上述那樣增大了葉片主體的輪轂側(cè)基端處的流動(dòng)方向中央附近的葉片厚度的情況下，在輪轂側(cè)基端，流路寬度成為最小的位置位于比后緣靠上游側(cè)。在該情況下，在輪轂側(cè)基端，流路寬度在流動(dòng)方向中央附近由縮小變?yōu)閿U(kuò)大，由此葉片面上的流速分布變差。更具體地說，在葉片背面的中途產(chǎn)生急劇減速，其結(jié)果是，導(dǎo)致性能降低。

本發(fā)明是鑒于上述那樣的課題而完成的，其目的在于，提供既能夠提高強(qiáng)度又能夠抑制效率降低的渦輪以及具有該渦輪的燃?xì)廨啓C(jī)。

用于解決課題的方案

根據(jù)本發(fā)明的第一方案，渦輪具備多個(gè)動(dòng)葉，該多個(gè)動(dòng)葉具備向軸線的徑向外側(cè)延伸的葉片主體，且該多個(gè)動(dòng)葉通過沿所述軸線的周向排列而在相鄰的所述葉片主體彼此之間形成流路，所述葉片主體的輪轂側(cè)基端處的流路寬度隨著從前緣朝向后緣而減小并在顯示出極小值之后增大，所述葉片主體的從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)離開的基準(zhǔn)葉片高度方向位置處的流路寬度隨著從所述前緣朝向所述后緣而逐漸變小，各葉片高度方向位置處的所述流路寬度的最小值的軸弦長(zhǎng)度方向位置隨著從所述葉片主體的輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而向后緣側(cè)遷移，且在所述基準(zhǔn)葉片高度方向位置處與所述后緣一致。

根據(jù)上述那樣的結(jié)構(gòu)，在基準(zhǔn)葉片高度方向位置的后緣側(cè)，流路寬度被縮徑，在輪轂側(cè)基端的后緣側(cè)，流路寬度被擴(kuò)大。由此，在后緣側(cè)，以流動(dòng)被從基準(zhǔn)葉片高度方向位置側(cè)朝向輪轂側(cè)基端側(cè)引導(dǎo)的方式進(jìn)行流量的三維的再分配。這樣，通過朝向輪轂側(cè)基端供給流動(dòng)，能夠抑制該輪轂側(cè)基端側(cè)的葉片背面的流速的急劇減速。

根據(jù)本發(fā)明的第二方案，在上述第一方案所涉及的渦輪中，也可以是，所述基準(zhǔn)葉片高度方向位置位于從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而為葉片高度的5％以上且25％以下的區(qū)域。

為了確保動(dòng)葉的強(qiáng)度，在從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而小于葉片高度的5％的區(qū)域中，軸弦長(zhǎng)度的中央附近處的葉片厚度變大。因此，基準(zhǔn)葉片高度方向位置成為葉片高度的5％以上的區(qū)域。另一方面，基準(zhǔn)葉片高度方向位置位于超過葉片高度的25％的區(qū)域的話，基準(zhǔn)葉片高度方向位置與輪轂側(cè)基端過于分離，因此無法有效地從該基準(zhǔn)葉片高度方向位置朝向輪轂側(cè)基端引導(dǎo)流動(dòng)。

然而，根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，通過將基準(zhǔn)葉片高度方向位置設(shè)定在上述范圍內(nèi)，既能夠確保動(dòng)葉的強(qiáng)度又能夠有效地進(jìn)行流動(dòng)向輪轂側(cè)基端的引導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明的第三方案，在上述第一或者第二方案所涉及的渦輪中，也可以是，將所述葉片主體的所述后緣處的各葉片高度方向位置的所述流路寬度定義為后緣流路寬度，將在所述葉片主體的輪轂側(cè)基端處所述流路寬度顯示出最小值的軸弦長(zhǎng)度方向位置的軸弦長(zhǎng)度方向比例位置處的各葉片高度方向位置的所述流路寬度定義為輪轂喉道位置流路寬度，將各葉片高度方向位置處的所述后緣流路寬度相對(duì)于所述輪轂喉道位置流路寬度之比定義為流路寬度比，將隨著從輪轂側(cè)朝向葉尖側(cè)而逐漸變小的所述流路寬度比的值成為1的葉片高度方向位置定義為遷移位置，此時(shí)，該遷移位置的葉片高度方向位置位于從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而為葉片高度的10％以內(nèi)的區(qū)域。

在流路寬度比的值超出1的葉片高度方向位置處，后緣側(cè)擴(kuò)大，因此在后緣側(cè)用于維持流速的流量不足。另一方面，在流路寬度比的值低于1的葉片高度方向位置處，后緣側(cè)縮小，因此在后緣側(cè)成為充足的流量。因此，在后緣側(cè)，流路寬度比的值低于1的葉片高度方向位置的流動(dòng)能夠被向流路寬度比的值超出1的葉片高度方向位置引導(dǎo)。而且，通過將流路寬度比的值成為1的遷移位置的葉片高度方向位置設(shè)定在葉片高度的10％以內(nèi)的區(qū)域內(nèi)，能夠有效地將流動(dòng)向后緣側(cè)的流量不足的葉片高度方向位置引導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明的第四方案，在上述第三方案所涉及的渦輪中，也可以是，將從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而為葉片高度的10％以內(nèi)的區(qū)域中的所述流路寬度比的最大值定義為最大流路寬度比α，將從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而為葉片高度的20％以內(nèi)的區(qū)域中的所述流路寬度比的最小值定義為最小流路寬度比β，此時(shí)，|β-1|＞|α-1|的關(guān)系成立。

通過使最小流路寬度比β與1的差分的絕對(duì)值大于最大流路寬度比α與1的差分的絕對(duì)值，能夠有效地將流動(dòng)向后緣側(cè)的流量不足的葉片高度方向位置引導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明的第五方案，在上述第三或者第四方案所涉及的渦輪中，也可以是，將橫軸x設(shè)為所述流路寬度比，將縱軸y設(shè)為相對(duì)于葉片高度的從輪轂側(cè)朝向葉尖側(cè)的葉片高度方向比例位置〔％〕，而作成所述流路寬度比的變化的曲線，此時(shí)，在由所述曲線、x＝1以及y＝0％圍出的第一區(qū)域的面積a與由所述曲線、x＝1以及y＝20％圍出的第二區(qū)域的面積b之間，b＞a的關(guān)系成立。

通過使上述的關(guān)系成立，能夠有效地將流動(dòng)向后緣側(cè)的流量不足的葉片高度方向位置引導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明的第六方案，燃?xì)廨啓C(jī)具備：壓縮機(jī)，其對(duì)空氣進(jìn)行壓縮而生成壓縮空氣；燃燒器，其使所述壓縮空氣與燃料一起燃燒而生成燃燒氣體；以及被所述燃燒氣體驅(qū)動(dòng)的上述第一至第五中任一方案所涉及的渦輪。

根據(jù)本發(fā)明的第七方案，渦輪動(dòng)葉通過沿轉(zhuǎn)子的周向排列多個(gè)而在相鄰的所述渦輪動(dòng)葉彼此之間形成流路，所述渦輪動(dòng)葉的輪轂側(cè)基端處的流路寬度隨著從前緣朝向后緣而減小并在顯示出極小值后增大，所述渦輪動(dòng)葉的從輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)離開的基準(zhǔn)葉片高度方向位置處的流路寬度隨著從所述前緣朝向所述后緣而逐漸變小，各葉片高度方向位置處的所述流路寬度的最小值的軸弦長(zhǎng)度方向位置隨著從所述渦輪動(dòng)葉的輪轂側(cè)基端朝向葉尖側(cè)而向后緣側(cè)遷移，在所述基準(zhǔn)葉片高度方向位置處與所述后緣一致。

根據(jù)上述那樣的結(jié)構(gòu)，在基準(zhǔn)葉片高度方向位置的后緣側(cè)，流路寬度被縮徑，在輪轂側(cè)基端的后緣側(cè)，流路寬度被擴(kuò)大。由此，在后緣側(cè)，以流動(dòng)被從基準(zhǔn)葉片高度方向位置側(cè)朝向輪轂側(cè)基端側(cè)引導(dǎo)的方式，進(jìn)行流量的三維的再分配。這樣，通過朝向輪轂側(cè)基端供給流動(dòng)，能夠抑制該輪轂側(cè)基端側(cè)的葉片背面的流速的急劇減速。

發(fā)明效果

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，通過抑制輪轂側(cè)端面中的背面的急劇減速，能夠抑制效率降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的燃?xì)廨啓C(jī)的整體示意圖。

圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪的動(dòng)葉的葉片主體的示意性的側(cè)視圖。

圖3是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪中的相鄰的動(dòng)葉彼此之間的流路的、與葉片高度方向正交的剖視圖。

圖4是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪中的葉片高度方向比例位置0％處的、軸弦長(zhǎng)度方向比例位置與流路寬度之間的關(guān)系的曲線圖。

圖5是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪中的葉片高度方向比例位置25％(基準(zhǔn)葉片高度方向位置)處的、軸弦長(zhǎng)度方向比例位置與流路寬度之間的關(guān)系的曲線圖。

圖6是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪的動(dòng)葉的背面和腹面的速度分布的曲線圖。

圖7是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的渦輪的流路中的后緣流路寬度與葉片高度方向比例位置之間的關(guān)系的曲線圖。

圖8是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的渦輪的流路中的輪轂喉道位置流路寬度與葉片高度方向比例位置之間的關(guān)系的曲線圖。

圖9是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的渦輪的流路中的流路寬度比與葉片高度方向比例位置之間的關(guān)系的曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照?qǐng)D1～6對(duì)具備本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的渦輪的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行說明。

如圖1所示，燃?xì)廨啓C(jī)1具備壓縮機(jī)3、燃燒器4、渦輪5以及轉(zhuǎn)子2。壓縮機(jī)3將空氣導(dǎo)入內(nèi)部并對(duì)其進(jìn)行壓縮，由此生成壓縮空氣。燃燒器4向由壓縮機(jī)3生成的壓縮空氣混合燃料并使燃料燃燒，由此生成燃燒氣體。渦輪5將由燃燒器4生成的燃燒氣體導(dǎo)入到其內(nèi)部，并將該燃燒氣體的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能量而進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子2能夠繞軸線o旋轉(zhuǎn)，將渦輪5轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力向外部取出并且將該動(dòng)力的一部分傳遞至壓縮機(jī)3而使壓縮機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)。

在此，渦輪5通過對(duì)設(shè)于轉(zhuǎn)子2的動(dòng)葉10(渦輪動(dòng)葉)吹送燃燒氣體而將燃燒氣體的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械的旋轉(zhuǎn)能量來產(chǎn)生動(dòng)力。在渦輪5中，除了轉(zhuǎn)子2側(cè)的多個(gè)動(dòng)葉10以外，還在渦輪5的殼體6側(cè)設(shè)有多個(gè)靜葉7，這些動(dòng)葉10和靜葉7沿轉(zhuǎn)子2的軸向交替排列。

動(dòng)葉10受到沿轉(zhuǎn)子2的軸線o方向流動(dòng)的燃燒氣體的壓力而使轉(zhuǎn)子2繞軸線o旋轉(zhuǎn)，施加給轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)能量被從軸端取出而被利用。

接下來，對(duì)上述渦輪5的動(dòng)葉10進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。

如圖2所示，動(dòng)葉10具有從轉(zhuǎn)子2朝向軸線o的徑向外側(cè)延伸的葉片主體20。需要說明的是，在葉片主體20的基端側(cè)、即轉(zhuǎn)子2側(cè)設(shè)有平臺(tái)以及葉根(分別省略圖示)。而且，葉根嵌入一體形成于轉(zhuǎn)子2的盤構(gòu)件(省略圖示)，由此動(dòng)葉10被牢固地固定于轉(zhuǎn)子2。

以下，將葉片主體20的徑向內(nèi)側(cè)的端部(向平臺(tái)連接的連接部)稱作輪轂側(cè)基端21，將葉片主體20的徑向外側(cè)的端部稱作葉尖22。另外，在葉片主體20中，從輪轂側(cè)基端21到葉尖22的軸線o的徑向上的最大尺寸為葉片高度h。另外，葉片主體20中的徑向上的各位置為葉片高度方向位置。以下，將輪轂側(cè)基端21的葉片高度方向位置設(shè)為0％、葉尖22的最外徑尺寸的葉片高度方向位置設(shè)為100％時(shí)的、葉片主體20的葉片高度方向位置定義為葉片高度方向比例位置。根據(jù)該定義，例如，就葉片主體20的輪轂側(cè)基端21與葉尖22的正中間的葉片高度方向位置而言，葉片高度方向比例位置成為50％。

如圖3所示，葉片主體20中的面向轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向u后方側(cè)的面為向該旋轉(zhuǎn)方向u前方側(cè)彎曲的腹面23，葉片主體20中的面向轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向u前方側(cè)的面為向該旋轉(zhuǎn)方向u前方側(cè)彎曲的背面24。這些腹面23和背面24由葉片主體20的前緣25以及后緣26連接，由此形成了葉片主體20的葉片形狀。這些腹面23以及背面24的軸線o方向的寬度分別隨著從輪轂側(cè)基端21朝向葉尖22側(cè)逐漸變小。另外，將腹面23和背面24在軸線o方向上游側(cè)連接而形成的棱線為在葉片高度方向整個(gè)區(qū)域延伸的前緣25，將腹面23和背面24在軸線o方向下游側(cè)連接而形成的棱線為在葉片高度方向整個(gè)區(qū)域延伸的后緣26。

在上述那樣的葉片主體20中，前緣25與后緣26的軸線o方向的間隔為軸弦長(zhǎng)度c。另外，葉片主體20中的軸線o方向的各位置為軸弦長(zhǎng)度方向位置。需要說明的是，以下，將各葉片高度方向位置處的前緣25的軸弦長(zhǎng)度方向位置設(shè)為0％、后緣26的軸弦長(zhǎng)度方向位置設(shè)為100％時(shí)的、葉片主體20的軸弦長(zhǎng)度方向位置定義為軸弦長(zhǎng)度方向比例位置。根據(jù)該定義，例如，就葉片主體20的前緣25與后緣26的正中間的軸弦長(zhǎng)度方向位置而言，軸弦長(zhǎng)度方向比例位置成為50％。

具有上述那樣的葉片主體20的動(dòng)葉10沿軸線o的周向隔開等間隔地設(shè)有多個(gè)，如圖3所示，在相鄰的動(dòng)葉10的葉片主體20彼此之間，劃分出供燃燒氣體從上游側(cè)朝向下游側(cè)流通的流路f。

另外，如圖3所示，在葉片主體20彼此之間形成的流路f的寬度即流路寬度w在軸弦長(zhǎng)度方向上發(fā)生變化。在此，流路寬度w相當(dāng)于描繪處分別與在周向上相鄰的葉片主體20的腹面23和背面24相接的假想圓的情況下的、該假想圓的直徑。需要說明的是，作為軸弦長(zhǎng)度方向位置與流路寬度w的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以腹面23與上述假想圓的接點(diǎn)的軸弦長(zhǎng)度方向位置處的該假想圓的直徑成為該接點(diǎn)的軸弦長(zhǎng)度位置的流路寬度w的方式建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，如圖3所示，與腹面23的后緣26相接的假想圓的直徑成為后緣26中的流路寬度w、即軸弦長(zhǎng)度方向比例位置100％處的流路寬度w。

流路f以形狀在葉片主體20的軸線o的徑向上、即葉片主體20的葉片高度方向整個(gè)區(qū)域而連續(xù)地變化的方式延伸。就葉片高度方向比例位置0％的流路寬度w、即輪轂側(cè)基端21的流路寬度w而言，流路寬度w如圖4所示的曲線那樣變化。即，輪轂側(cè)基端21的流路寬度w從前緣25(軸弦長(zhǎng)度方向比例位置0％)隨著軸弦長(zhǎng)度方向比例位置變大而單調(diào)減小，在軸弦長(zhǎng)度方向比例位置30％附近顯示出極小值(最小值)。然后，隨著軸弦長(zhǎng)度方向比例位置變大而單調(diào)增大，到達(dá)后緣26(軸弦長(zhǎng)度方向比例位置100％)。后緣26的流路寬度w比前緣25的流路寬度w小。需要說明的是，輪轂側(cè)基端21的流路寬度w的變化不僅如上述那樣單調(diào)減小、單調(diào)增大，也可以為在中途存在不發(fā)生變化的區(qū)域，還可以為在顯示出極小值后增大而僅在后緣26附近再次減小。

此外，顯示出極小值之前的單調(diào)減小時(shí)的流路寬度w的變化的程度大于顯示出極小值后的變化的程度。如以上那樣，在輪轂側(cè)基端21，流路寬度w從前緣25側(cè)朝向后緣26側(cè)縮小而在暫時(shí)顯示出最小值后，流路寬度w以擴(kuò)大的方式到達(dá)后緣26。

在流路寬度w小的軸弦長(zhǎng)度方向比例位置處，葉片厚度相應(yīng)地變大。在輪轂側(cè)基端21，為了提高葉片主體20的強(qiáng)度，在前緣25與后緣26之間存在葉片厚度大的部分，因此，在前緣25與后緣26之間存在有流路寬度w變得極小的部分。

而且，在本實(shí)施方式中，流路寬度w顯示出最小值的軸弦長(zhǎng)度方向位置(圖2所示的流路寬度最小位置線m)隨著從輪轂側(cè)基端21朝向葉尖22側(cè)、即隨著葉片高度方向比例位置變大而向后緣26側(cè)遷移。而且，在規(guī)定的葉片高度方向位置處，流路寬度w顯示出最小值的軸弦長(zhǎng)度方向位置成為100％，即，該軸弦長(zhǎng)度方向位置與后緣26一致。以下，將流路寬度w顯示出最小值的軸弦長(zhǎng)方向位置隨著葉片高度方向比例位置的增加向后緣26側(cè)遷移而初次與該后緣26一致的葉片高度方向位置定義為基準(zhǔn)葉片高度方向位置s。在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s成為葉片高度方向比例位置25％的位置。

就葉片高度方向比例位置25％處的流路寬度w、即基準(zhǔn)葉片高度方向位置s處的流路寬度w而言，流路寬度w如圖5所示的曲線那樣變化。即，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s處的流路寬度w僅隨著從前緣25(軸弦長(zhǎng)度方向比例位置0％)朝向后緣26(軸弦長(zhǎng)度方向比例位置100％)而單調(diào)減小，不顯示極小值。因此，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s處的流路寬度w在后緣26處顯示出最小值。由此，后緣26的流路寬度w比前緣25的流路寬度w小。需要說明的是，流路寬度w直到軸弦長(zhǎng)度方向比例位置為40％緩慢地減小，然后變化的程度變大而到達(dá)后緣26。

需要說明的是，在葉片高度方向比例位置比基準(zhǔn)葉片高度方向位置s靠葉尖22側(cè)的范圍內(nèi)，后緣26處的流路寬度w成為最小。

接下來，對(duì)上述渦輪5的作用效果進(jìn)行說明。在渦輪5的驅(qū)動(dòng)時(shí)，在相鄰的動(dòng)葉10的葉片主體20彼此的流路f中的輪轂側(cè)基端21附近，流路寬度w暫時(shí)縮小而在顯示出最小值之后進(jìn)行擴(kuò)徑，因此產(chǎn)生急劇的流速以及壓力的變動(dòng)。另一方面，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s處的流路寬度w減小，因此，后緣26側(cè)成為縮徑了的形狀。因此，葉片主體20的背面24處的流動(dòng)成為足夠的流量。

由此，在后緣26側(cè)中，流動(dòng)被從基準(zhǔn)葉片高度方向位置s側(cè)朝向輪轂側(cè)基端21側(cè)引導(dǎo)(參照?qǐng)D2的箭頭r)。即，以從基準(zhǔn)葉片高度方向位置s處的狹窄流路f朝向輪轂側(cè)基端21處的寬大流路f引導(dǎo)流動(dòng)的方式，進(jìn)行流量的三維的再分配。因此，輪轂側(cè)基端21的后緣26側(cè)的流量增加，因此，能夠抑制該輪轂側(cè)基端21處的背面24的流速的急劇減速。

另外，在本實(shí)施方式中，流路寬度最小位置線m隨著從輪轂側(cè)基端21朝向基準(zhǔn)葉片高度方向位置s而連續(xù)地向后緣26側(cè)遷移，因此，在流路寬度最小位置的遷移范圍的整個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行上述那樣的流量的三維的再分配。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)上述遷移范圍的整個(gè)區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)的適當(dāng)化，從而能夠有效地抑制輪轂側(cè)基端21側(cè)的區(qū)域中的葉片背面24處的流速的急劇減速。

圖6是示出現(xiàn)有形狀的葉片主體20和本實(shí)施方式的葉片主體20的腹面23、背面24各自的隔熱馬赫數(shù)的解析結(jié)果。虛線示出現(xiàn)有形狀的解析結(jié)果，實(shí)線示出本實(shí)施方式的形狀的解析結(jié)果。

由該解析結(jié)果也可知，在現(xiàn)有形狀中，在背面24產(chǎn)生流動(dòng)的急劇減速，其結(jié)果是，流速分布變差。另一方面，在本實(shí)施方式的形狀中，背面24處的流速分布得以改善，不產(chǎn)生流動(dòng)的急劇減速。這是因?yàn)?，如上所述，在后?6側(cè)從葉尖22側(cè)向輪轂側(cè)基端21引導(dǎo)流動(dòng)，由此在輪轂側(cè)基端21的最小流路寬度w通過的流體不產(chǎn)生較大的減速而使流速穩(wěn)定。

如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，即便在為了確保強(qiáng)度而增大了葉片厚度的一部分的情況下，也能夠使輪轂側(cè)基端21處的流速穩(wěn)定，因此能夠抑制作為渦輪5整體的效率降低。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)保持高強(qiáng)度且高效率的渦輪5。

需要說明的是，在上述實(shí)施方式中，雖然將基準(zhǔn)葉片高度方向位置s設(shè)定為葉片高度方向比例位置25％的位置，但并不局限于此。該基準(zhǔn)葉片高度方向位置s設(shè)定在葉片高度方向比例位置的5％～25％的范圍內(nèi)即可。

在此，為了確保動(dòng)葉10的強(qiáng)度，在從輪轂側(cè)基端朝向葉尖22側(cè)而葉片高度小于5％的區(qū)域中，軸弦長(zhǎng)度c的中央附近處的葉片厚度變大。因此，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s成為葉片高度h的5％以上的區(qū)域。另一方面，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s位于超過葉片高度的25％的區(qū)域的話，基準(zhǔn)葉片高度方向位置s與輪轂側(cè)基端21過于分離，因此無法有效地從該基準(zhǔn)葉片高度方向位置s朝向輪轂側(cè)基端21引導(dǎo)流動(dòng)。

因此，通過將基準(zhǔn)葉片高度方向位置s設(shè)定在葉片高度方向比例位置的5％～25％的范圍內(nèi)，能夠確保動(dòng)葉10的強(qiáng)度且有效地進(jìn)行流動(dòng)向輪轂側(cè)基端21的引導(dǎo)。

接下來，參照?qǐng)D7～圖9對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步特定了葉片主體20的詳細(xì)形狀，這點(diǎn)與第一實(shí)施方式不同。

圖7示出第二實(shí)施方式的渦輪5的流路f中的后緣26的流路寬度w(以下，僅稱作后緣26流路寬度w)與葉片高度方向比例位置之間的關(guān)系。圖7針對(duì)該關(guān)系而示出葉片高度方向比例位置0～50％的范圍。如圖7所示，后緣26流路寬度w從輪轂側(cè)基端21(葉片高度方向比例位置0％)到葉片高度方向比例位置20％為止幾乎不發(fā)生變化而緩慢地增加，然后變化率變得更大而到達(dá)葉片高度方向比例位置50％。

另外，圖8示出第二實(shí)施方式的渦輪5的流路f中的輪轂喉道位置流路寬度與葉片高度方向比例位置之間的關(guān)系。圖8針對(duì)該關(guān)系而示出葉片高度方向比例位置0～50％的范圍。

在此，輪轂喉道位置流路寬度是指，相對(duì)于在葉片主體20的輪轂側(cè)基端21處流路寬度w顯示出最小值的軸弦長(zhǎng)度比例位置而言，各葉片高度位置處的相同的軸弦長(zhǎng)度比例位置的流路寬度w。如圖2所示，顯示出輪轂喉道位置流路寬度的位置的遷移的輪轂喉道位置線l從輪轂側(cè)基端21處的流路寬度w顯示出最小值的位置朝向葉片高度方向延伸。例如，在輪轂側(cè)基端21處的流路寬度w顯示出最小值的軸弦長(zhǎng)度比例位置為30％的情況下，各葉片高度位置處的軸弦長(zhǎng)度比例位置為30％的位置的流路寬度w成為輪轂喉道位置流路寬度。

如圖8所示，輪轂喉道位置流路寬度隨著從輪轂側(cè)基端21朝向葉片高度方向單調(diào)增大而到達(dá)葉片高度方向比例位置50％。

圖9示出第二實(shí)施方式的渦輪5的流路f中的流路寬度比與葉片高度方向比例位置之間的關(guān)系。圖9針對(duì)該關(guān)系而示出葉片高度方向比例位置0～50％的范圍。

在此，流路寬度比是指，各葉片高度位置處的后緣26的流路寬度w(后緣流路寬度)相對(duì)于輪轂喉道位置流路寬度之比(后緣流路寬度/輪轂喉道位置流路寬度)。

如圖9所示，流路寬度比在輪轂側(cè)基端21(葉片高度方向比例位置0％)處顯示大于1的值，隨著朝向葉片高度方向而單調(diào)減小，在葉片高度方向比例位置10％跟前，更詳細(xì)地說在8～9％左右顯示1，進(jìn)而隨著朝向葉片高度方向單調(diào)減小而到達(dá)葉片高度方向比例位置50％。需要說明的是，以下，將流路寬度比顯示1的葉片高度方向比例位置稱作遷移位置n。該遷移位置n并不局限于葉片高度方向比例位置8～9％，只要在葉片高度方向比例位置10％以內(nèi)，可以是任意的值。

在此，由于在流路寬度比的值超過1的葉片高度方向位置處后緣26側(cè)擴(kuò)大，因此后緣26側(cè)的流量不足。另一方面，在流路寬度比的值低于1的葉片高度方向位置處后緣26側(cè)縮小，因此在后緣26側(cè)成為足夠的流量。因此，在后緣26側(cè)，流路寬度比的值低于1的葉片高度方向位置的流動(dòng)被向流路寬度比的值超出1的葉片高度方向位置引導(dǎo)。而且，通過將流路寬度比的值成為1的遷移位置n的葉片高度方向位置設(shè)定于葉片高度的10％以內(nèi)的區(qū)域，能夠有效地將流動(dòng)向后緣26側(cè)的流量不足的葉片高度方向位置引導(dǎo)。

在此，將葉片高度方向比例位置為10％以內(nèi)的區(qū)域中的流路寬度比的最大值定義為最大流路寬度比α。另外，將葉片高度方向比例位置為20％以內(nèi)的區(qū)域中的流路寬度比的最小值定義為最小流路寬度比β。此時(shí)，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選地，

|β-1|＞|α-1|

的關(guān)系成立。

在此，說明|α-1|、|β-1|在圖9中的幾何學(xué)上的含義。

在將圖9的橫軸(流路寬度比)設(shè)為x軸、將縱軸(葉片高度方向比例位置)設(shè)為y軸時(shí)，最大流路寬度比α成為圖9的曲線與y＝0〔％〕的交點(diǎn)。因此，|α-1|成為該交點(diǎn)與x＝1之間的距離。

另一方面，最小流路寬度比貝塔值成為圖9的曲線與y＝20[％]的交點(diǎn)。因此，|β-1|成為該交點(diǎn)與x＝1之間的距離。

在流路寬度比大于1的區(qū)域中，流量不足，因此，|α-1|的值與葉片高度方向的范圍內(nèi)的流量的不足量相關(guān)。另一方面，在流路寬度比小于1的區(qū)域中，流量充足，因此，|β-1|與流量的過剩量相關(guān)。因此，若|β-1|＞|α-1|的關(guān)系成立，則意味著能夠供給的流量超出流量的不足量。因此，通過使該關(guān)系成立，能夠有效地將流動(dòng)向后緣26側(cè)的流量不足的葉片高度方向位置引導(dǎo)。

此外，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選地，在由圖9中的曲線、x＝1以及y＝0〔％〕圍成的第一區(qū)域的面積a與由圖9中的曲線、x＝1以及y＝20〔％〕圍出的第二區(qū)域的面積b之間，b＞a的關(guān)系成立。

在流路寬度比大于1的區(qū)域中，流量不足，因此，占據(jù)流路寬度比大于1的區(qū)域的一部分的面積a與葉片高度方向的范圍內(nèi)的流量的不足量相關(guān)。另一方面，在流路寬度比小于1的區(qū)域中，流量充足，因此，占據(jù)流路寬度比小于1的區(qū)域的一部分的面積b與流量的過剩量相關(guān)。因此，若b＞a的關(guān)系成立，則意味著能夠供給的流量超出流量的不足量。因此，通過使該關(guān)系成立，能夠更有效地將流動(dòng)向后緣26側(cè)的流量不足的葉片高度方向位置引導(dǎo)。

以上，雖然對(duì)本發(fā)明的實(shí)施的方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于此，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更。

例如，上述動(dòng)葉10優(yōu)選應(yīng)用于渦輪5中的最終級(jí)，但并不局限于此，也可以應(yīng)用于最終級(jí)以外的級(jí)。由此，與上述相同地，也能夠抑制渦輪5的效率降低。

另外，雖然對(duì)將動(dòng)葉10應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)1中的渦輪5的例子進(jìn)行了說明，但也可以在燃?xì)廨啓C(jī)1以外的旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)用上述渦輪5。

附圖標(biāo)記說明

1燃?xì)廨啓C(jī)；

2轉(zhuǎn)子；

3壓縮機(jī)；

4燃燒器；

5渦輪；

6殼體；

7靜葉；

10動(dòng)葉；

20葉片主體；

21輪轂側(cè)基端；

22葉尖；

23腹面；

24背面；

25前緣；

26后緣；

h葉片高度；

c軸弦長(zhǎng)度；

s基準(zhǔn)葉片高度方向位置；

m流路寬度最小位置線；

l輪轂喉道位置線；

n遷移位置；

o軸線；

u旋轉(zhuǎn)方向；

r箭頭；

w流路寬度；

x輪轂側(cè)基端的喉道的軸弦長(zhǎng)度方向比例位置。