JP2011043139A - 過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受台から外部への潤滑油の漏洩を防止することができる過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
【解決手段】排気ガスにより回転駆動されるタービン２と、一端にタービン２を設けた回転軸６と、回転軸６の他端に設けられ、タービン２が回転駆動することより回転駆動されて空気を圧縮する圧縮機３と、回転軸６を回転自在とする軸受１５，１６，１７、軸受１５，１６，１７とタービン２との間に設けられ、軸受１５，１６，１７に供給される潤滑油のタービン２側への流出を封止するタービン側封止部２６、および圧縮機３により圧縮された空気の一部をタービン側封止部２６へと導く空気路２０を有する軸受台４と、を備えた過給機１において、停止時に、外部から空気路２０へと圧縮空気が導かれるシール空気導入手段２３が備えられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶に関し、特に、軸受用潤滑油の過給機からの漏洩防止に関するものである。

一般に、大型の舶用ディーゼル機関は、起動時や極低負荷運転時には、ディーゼル機関から排出される排気ガスのエネルギーが小さい。そのため、過給機を運転することができず、補助ブロアを運転して空気をディーゼル機関へと供給している。

特許文献１には、補助ブロアの空気吸引作用によって、過給機の圧縮機ケーシング内が負圧になり、さらに圧縮機ケーシングから軸受台内に設けられているシール空気路に連通している空気室が負圧になった場合に、潤滑油が軸受台から外部へ漏洩することを防止する逆止弁が開示されている。

また、特許文献２から特許文献４には、ディーゼル機関の部分負荷運転時における、回転軸方向に作用するスラスト荷重の調整と、軸受台からの潤滑油の漏洩防止とを目的として、圧縮機により圧縮された圧力の高い空気をタービン側のシール装置に供給することが開示されている。

実用新案登録第２５５２２８２号公報 特開２００３−２９３７８３号公報 特許第３５３４５６６号公報 特許第３２１９５９９号公報

複数台の過給機を搭載しているディーゼル機関において、機関の低負荷運転時の性能を改善するために、１台の過給機の運転を停止し残りの過給機を運転する過給機カット運転が行われる場合がある。過給機カット運転により、過給機１台あたりに供給される排ガス量が増加し過給機の回転数が上昇する。そのため、過給機からディーゼル機関に供給される給気量が増加し、ディーゼル機関の掃気圧が上昇する。その結果、ディーゼル機関の低負荷運転時の熱効率が上昇し燃料消費率が良くなる。

過給機カット運転中は、ディーゼル機関の振動によって軸受が損傷することを防止するために、停止中の過給機の軸受台には、運転中の過給機の軸受台と同様に潤滑油が供給されている。潤滑油の軸受台からの漏洩を防止するために、運転中の過給機には、タービン側シール装置に対して同過給機の圧縮機から圧縮空気がシール空気として導かれている。しかし、過給機カット運転中における停止中の過給機は、自身の圧縮機が駆動されていないため、シール空気がタービン側シール装置に供給されない。
また、運転中の過給機では、過給機によって圧縮された空気がインペラから回り込んで潤滑油が軸受台から圧縮機側へと漏洩することを防止しているが、停止中の過給機では、このような圧縮空気が供給されない。

また、各過給機に接続されている空気抜き管が空気抜き集合管に合流しているため、運転中の過給機の軸受台の内部の空気が空気抜き集合管を通って停止中の過給機へと流入する。さらに、各過給機に設けられている油ドレン管が油ドレン集合管に接続されているため、運転中の過給機の油ドレン管から潤滑油とともに排出された空気が油ドレン集合管を通って停止中の過給機へと逆流する。これら停止中の過給機へと逆流した空気は、軸受台の内部に入る。そのため、停止中の過給機の軸受台の内部は、運転中の過給機の軸受台の内部と圧力が同等となる。しかし、停止中の過給機の軸受には、潤滑油が供給され、かつ、シール空気となる圧縮空気が導かれないため、潤滑油が軸受台から漏洩するという問題があった。

特許文献１の発明は、ディーゼル機関の起動時や極低負荷運転時における過給機からの潤滑油の漏洩防止について開示されているが、運転中の過給機からの逆流空気による停止中の過給機からの潤滑油の漏洩防止については開示されていない。
特許文献２から特許文献４の発明は、過給機の運転中に圧縮機が圧縮した空気を用いて潤滑油の漏洩を防止することについて開示されているが、停止中の過給機からの潤滑油の漏洩防止については開示されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軸受台から外部への潤滑油の漏洩を防止することができる過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る過給機は、排気ガスにより回転駆動されるタービンと、一端に前記タービンを設けた回転軸と、該回転軸の他端に設けられ、前記タービンが回転駆動することにより回転駆動されて空気を圧縮する圧縮機と、前記回転軸を回転自在とする軸受、該軸受と前記タービンとの間に設けられ、前記軸受に供給される潤滑油の前記タービン側への流出を封止するタービン側封止部、および前記圧縮機により圧縮された空気の一部を前記タービン側封止部へと導く空気路を有する軸受台と、を備えた過給機において、停止時に、外部から前記空気路へと圧縮空気が導かれるシール空気導入手段が備えられていることを特徴とする。

過給機の停止中には、圧縮機が空気を圧縮しないため空気路からタービン側封止部へと圧縮空気が供給されない。そのため、過給機の軸受へと供給された潤滑油が軸受台からタービン側へと漏洩する。本発明は、外部から圧縮空気を空気路へと導出するシール空気導入手段を過給機に設けることとした。そのため、停止中の過給機のタービン側封止部へと圧縮空気を導くことができる。したがって、停止中の過給機の軸受台からタービン側に潤滑油が漏洩することを防止することができる。

本発明に係る過給機によれば、前記シール空気導入手段は、前記空気路の前記タービン側封止部側の負圧を防止するバキュームブレーカーを備え、前記空気路の途中に該空気路の圧力に応じて開閉する開閉弁を有し、前記圧縮機が運転中の場合には、前記圧縮機から圧縮空気が前記空気路の前記タービン側封止部側へと導かれ、前記圧縮機が停止し、あるいは極めて低回転の状態で運転している場合には、前記開閉弁が閉じるとともに外部から圧縮空気が前記空気路の前記タービン側封止部側へと導かれることを特徴とする。

過給機が搭載されているディーゼル機関が始動時には、ディーゼル機関に搭載されている補助ブロアの空気吸引作用によって圧縮機側が負圧になる。圧縮機側が負圧になるので、圧縮機側から空気路を介して連通しているタービン側封止部も負圧になる。タービン側封止部が負圧になるので、潤滑油が吸引され軸受台から漏洩してしまう。そこで、ディーゼル機関の始動時における過給機からの潤滑油の漏洩を防止するために、圧縮機がタービン側封止部側の空気路の圧力に応じて開閉する開閉弁を備えるバキュームブレーカーが圧縮機には設けられている。
本発明では、過給機の運転中には、圧縮機から圧縮空気を空気路のタービン側封止部へと導き、過給機が停止、あるいは極めて低回転の状態で運転している場合には、外部から空気路の圧縮空気をタービン側封止部へと導くとともに開閉弁が閉状態となるバキュームブレーカーを空気路の途中に設けることとした。そのため、既存のバキュームブレーカーと交換することによって、過給機カット運転が可能となる。したがって、過給機カット運転時の潤滑油の漏洩を防止するための追加工事が容易となる。

本発明に係る過給機によれば、前記バキュームブレーカーは、前記開閉弁を介することなく外部から導入された圧縮空気を前記空気路の前記タービン側封止部側へと導く外部空気供給路を備え、前記開閉弁の上流側には前記圧縮機に連通する開口部が形成され、前記開閉弁は、前記開口部の圧力が負圧の場合には、閉となり、前記開口部の圧力が前記空気路の前記タービン側封止部の圧力よりも高圧の場合には、開となって前記圧縮機が圧縮した空気を前記空気路の前記タービン側封止部側へ導くことを特徴とする。

過給機が停止し、あるいは極めて低回転の状態で補助ブロアの空気吸引作用等によって圧縮機および圧縮機に連通している開口部が負圧となった場合には、開閉弁が閉状態のため空気路のタービン側封止部側から開口部へと空気は導かれない。また、空気路のタービン側封止部側には、外部空気供給路から供給された外部からの圧縮空気が導かれる。そのため、空気路のタービン側封止部側の負圧を防止することができる。したがって、過給機が停止中、あるいは極めて低回転の状態であっても過給機から潤滑油が漏洩することを防止することができる。

本発明に係る過給機によれば、前記軸受と前記圧縮機との間に設けられ、前記軸受に供給される潤滑油の前記圧縮機側への流出を封止する圧縮機側封止部を備え、前記シール空気導入手段の後流の前記空気路には、前記圧縮機側封止部へと圧縮空気を供給する圧縮機側シール空気供給路が設けられていることを特徴とする。

停止中の過給機のタービン側封止部だけに圧縮空気を供給した場合、潤滑油が回転軸の表面を伝って軸受台から圧縮機側へと漏洩する。そのため、空気路から分岐された圧縮機側シール空気供給路から圧縮機側封止部へと圧縮空気を供給することとした。したがって、停止中の過給機の軸受台から圧縮機側へと潤滑油が漏洩することを防止することができる。

本発明に係る複数の過給機によれば、前記シール空気導入手段へと導かれる圧縮空気は、他の前記過給機より供給されることを特徴とする。

過給機の空気路には、他の過給機によって圧縮された空気がバキュームブレーカーから供給される。そのため、停止中の過給機の潤滑油の封止部に導かれる圧縮空気を供給する機器を別途設ける必要がない。したがって、機器設置コストを抑制することができる。

本発明に係るディーゼル機関によれば、各前記過給機に設けられている前記軸受台内の潤滑油を外部へと導く油ドレン管と、前記軸受台内の空気を外部へと導く空気抜き管とは、油ドレン集合管と空気抜き集合管とに各々接続されている上記のいずれかに記載の前記過給機を少なくとも一つ含む複数の過給機を備えたことを特徴とする。

複数の過給機を有するディーゼル機関において、低負荷運転時の性能を改善するために１台の過給機の運転を中止し残りの過給機によって運転を行う過給機カット運転が行われることがある。これにより、運転中の過給機へと供給される排ガス量が増加する。過給機は、排ガス量が増加するので回転数が増加する。過給機の回転数が増加するので、多くの空気量を圧縮することができる。そのため、圧縮機から空気が供給されるディーゼル機関の掃気圧が上昇する。掃気圧が上昇するので、ディーゼル機関の熱効率が向上する。その結果、ディーゼル機関の低負荷運転時の燃料消費率が上昇する。

過給機カット運転中には、停止中の過給機には、圧縮機が空気を圧縮しないため空気路から潤滑油の封止部へと圧縮空気が供給されない。また、各過給機に設けられている空気抜き管が１本の空気抜き集合管に合流しているため、運転中の過給機の軸受台から排出された空気が空気抜き集合管を介して停止中の過給機の軸受台へと逆流する。また、運転中の過給機の油ドレン管から排出された潤滑油中には、空気が含まれていることがある。また、各過給機に設けられている油ドレン管が１本の油ドレン集合管に合流しているため、油ドレン管から排出された潤滑油に含まれた空気が油ドレン集合管から停止中の過給機の軸受台へと逆流する。これらの空気の逆流によって、停止中の過給機の軸受台内部の圧力は、運転中の過給機の軸受台内部の圧力と同じになり、停止中の過給機の軸受台から潤滑油が漏洩する。

本発明では、過給機カット運転中に、停止中の過給機のタービン側封止部および過給機側封止部に運転中の過給機から圧縮空気を供給する。したがって、停止中の過給機の軸受台からの潤滑油の漏洩を防止しつつ、ディーゼル機関の低負荷運転時における性能を改善し燃料消費率を改善することができる。

本発明に係る船舶は、上記に記載のディーゼル機関を備えたことを特徴とする。

過給機からの潤滑油の漏洩を防止することができるので、乗組員の船内作業が低減される。また、過給機カット運転を行うことによりディーゼル機関の低負荷運転時における燃料消費率が改善される。したがって、船舶の航行コストを改善することが可能となる。

本発明によると、外部から導いた圧縮空気を空気路へと導出するシール空気導入手段を過給機に設けることとした。そのため、停止中の過給機のタービン側封止部へと圧縮空気を導くことができる。したがって、停止中の過給機の軸受台からタービン側へと潤滑油が漏洩することを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る過給機の構成を示した縦断面図である。 図１に示したバキュームブレーカーであり、（Ａ）は縦断面図を示し、（Ｂ）は左側面図を示し、（Ｃ）は開閉弁が開状態の右側面図を示し、（Ｄ）は開閉弁が閉状態の右側面図を示している。 図１に示した複数の過給機の潤滑油ドレン、空気抜き、シール空気の回路を示す概略構成図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１および図２には、本実施形態に係る船舶が備えているディーゼル機関に搭載されている過給機１が示されている。
ディーゼル機関（図示せず）は、機関室（図示せず）内に備えられている。ディーゼル機関には、複数台の過給機（図１には１台のみを示す）１と、複数台の空気冷却器（図示せず）とが搭載されている。
各過給機１は、ディーゼル機関が排出する排気ガスによって駆動されるタービン２と、タービン２によって回転駆動される回転軸６と、回転軸６が回転駆動されることによって空気を圧縮する圧縮機３と、タービン２と圧縮機３との間に設けられ回転軸６を支持する軸受台４とを有している。

タービン２は、タービンケーシング７と、ディーゼル機関から供給された排気ガスによって回転するタービンディスク８と、タービンディスク８の周方向に設けられているタービン翼９とを有している。
タービンケーシング７は、タービンディスク８とタービン翼９とを覆うように設けられている。タービンケーシング７は、ディーゼル機関の排気ガス集合管（図示せず）から排気ガスが導かれるタービンケーシング入口７ａと、ディーゼル機関の排気ガスをタービン翼９へと導く排気ガス通路７ｂと、タービン翼９を通過した排気ガスを過給機１外へと導くタービンケーシング出口７ｃとを有している。

タービンディスク８は、円盤形状をなしており、回転中心から径方向外側に向けて延びるタービン翼９が周方向に沿って複数設けられている。タービン翼９は、タービンケーシング７によって径方向の外側を囲むよう覆われている。タービン翼９には、排気ガス通路７ｂから排気ガスが導かれる。タービン翼９に導かれた排気ガスによって、タービンディスク８および回転軸６が回転駆動される。タービンディスク８および回転軸６を回転駆動した排気ガスは、タービン翼９からタービンケーシング出口７ｃへと流出する。

タービンディスク８は、軸受台４に近接させた状態で設けられている。タービンディスク８の軸受台４に対向する面には、軸受台４に設けられているタービン側ガスラビリンスパッキン１０と摺接する凹凸形状からなるラビリンスフィン（図示せず）が同心円状に設けられている。

圧縮機３は、圧縮機ケーシング１１と、回転駆動されることで空気を圧縮するインペラ１２とを有している。
圧縮機ケーシング１１は、インペラ１２を覆うように設けられている。圧縮機ケーシング１１は、サイレンサ１１ｄを介して外部からの空気を取り入れる圧縮機ケーシング入口１１ａと、インペラ１２が圧縮した空気が導かれる渦巻き室１１ｂと、インペラ１２が圧縮した空気を排出する圧縮機ケーシング出口１１ｃとを有している。

インペラ１２は、略円盤形状をなしており、その一面には中心から径方向外側に向けて延びる翼（図示せず）が複数設けられている。インペラ１２は、渦巻き室１１ｂによって径方向外側を囲むよう覆われている。インペラ１２には、圧縮機ケーシング入口１１ａから吸入された空気が導かれる。インペラ１２は、同軸上に設けられているタービン２が回転駆動することによって回転駆動される。回転駆動されたインペラ１２によって、圧縮機ケーシング入口１１ａから吸入された空気が圧縮され、圧縮された空気は、インペラ１２の径方向外側へと送出される。インペラ１２によって圧縮された空気は、渦巻き室１１ｂを通過して圧縮機ケーシング出口１１ｃから導出される。

インペラ１２は、軸受台４に近接させた状態で設けられている。インペラ１２の翼が設けられていないタービン２側の面には、軸受台４に設けられている圧縮機側ガスラビリンスフィン１３と摺接する凹凸形状からなるラビリンスフィン（図示せず）が同心円状に設けられている。

軸受台４には、一端をタービン２側に突出させ、他端を圧縮機３側に突出させた回転軸６が貫通されている。また、軸受台４には、タービンケーシング７と、圧縮機ケーシング１１とが接続されている。これらタービンケーシング７と、軸受台４と、圧縮機ケーシング１１とは、ボルト１４によって一体に締結されている。

軸受台４には、ジャーナル軸受１５，１６が２箇所と、スラスト軸受１７が１箇所に設けられている。これらジャーナル軸受１５，１６は、タービン２側の近傍と、圧縮機３側の近傍とに設けられている。これらジャーナル軸受１５，１６によって、回転軸６は、軸回りの回転が可能とされ、かつ、軸受台４によって支持されている。
スラスト軸受１７は、回転軸６の半径方向外周に向かって突出するスラストカラー１８の両側に設けられている。スラストカラー１８とスラスト軸受１７とは、圧縮機３側に設けられているジャーナル軸受１６とインペラ１２との間に設けられている。回転軸６は、スラスト軸受１７とスラストカラー１８によって、排気ガスがタービン翼９に作用して回転軸６が軸方向へ移動することを規制するとともに、回転軸６回りの回転が可能とされている。

また、軸受台４の内部には、軸受台４内の空気抜きである空気抜き路（図示せず）と、軸受台４内の潤滑油を排出する油ドレン路（図示せず）と、潤滑油が導かれる潤滑油供給路１９と、シール空気（圧縮空気）が導かれるシール空気路（空気路）２０とが穿孔されている。
軸受台４内の空気は、軸受台４内の空気抜き路から軸受台４の上方に接続されている空気抜き管（図示せず）へと排出される。これによって、軸受台４内の空気抜きが行われる。
各軸受１５，１６，１７に供給された潤滑油のうち、余剰の潤滑油は、軸受台４の内部に穿孔された油ドレン路から軸受台４の下方に接続されている油ドレン管（図示せず）へと排出される。

潤滑油は、軸受台４の上方に接続されている潤滑油供給管（図示せず）から軸受台４へと供給される。軸受台４に供給された潤滑油は、軸受台４内に穿孔された潤滑油供給路１９を通って、３つの分岐通路（図示せず）に分岐される。３つの分岐通路に導かれた潤滑油は、各軸受１５，１６，１７へと供給される。これら軸受１５，１６，１７は、潤滑油が供給されることによって焼付きが防止される。

シール空気は、圧縮機３の渦巻き室１１ｂに開口している開口部（図示せず）から軸受台４に穿孔されたシール空気路入口２１を通って、空気室２２との間を接続する軸受台４に穿孔されたシール空気路２０へと導かれる。シール空気路入口２１とシール空気路２０との間には、バキュームブレーカー（シール空気導入手段）２３が接続されている。シール空気路２０は、途中で圧縮機側油ラビリンスパッキン２４へと圧縮空気であるシール空気の一部を供給する分岐シール空気路２５に分岐されている。

バキュームブレーカー２３の側壁には、シール空気路入口２１が連通している。バキュームブレーカー２３の一端は、シール空気路２０に連通している。バキュームブレーカー２３の他端は、軸受台４の側壁に開口している。軸受台４に開口しているバキュームブレーカー２３の他端には、シール空気供給管３２が接続されている。

軸受台４の２箇所に設けられたジャーナル軸受１５，１６との間は空間部Ｓとなっている。また、圧縮機側ジャーナル軸受１６とスラスト軸受１７との間には密閉部を有しないため、回転軸６を伝って各軸受１５，１６，１７に供給された潤滑油が軸受台４から外部へと漏洩する恐れがある。そのため、タービン側油ラビリンスパッキン２６と、圧縮機側油ラビリンスパッキン２４とによって、各軸受１５，１６，１７に供給された潤滑油が軸受台４から外部へと漏洩することを防止している。各油ラビリンスパッキン２４，２６は、凹凸からなるラビリンスフィン（図示せず）を有している。

圧縮機側油ラビリンスパッキン（圧縮機側封止部）２４は、圧縮機３側のスラスト軸受１７とインペラ１２との間で、かつ、回転軸６に摺接するように設けられている。この圧縮機側油ラビリンスパッキン２４に対向する回転軸６には、圧縮機側油ラビリンスパッキン２４のラビリンスフィンと同心上のラビリンスフィン（図示せず）が設けられている。圧縮機側油ラビリンスパッキン２４は、軸受台４から圧縮機３側へと潤滑油が漏洩することを防止している。

タービン側油ラビリンスパッキン（タービン側封止部）２６は、タービン側ジャーナル軸受１５とタービンディスク８との間で、かつ、回転軸６に摺接するように設けられている。このタービン側油ラビリンスパッキン２６に対向する回転軸６には、タービン側油ラビリンスパッキン２６のラビリンスフィンと同心上のラビリンスフィン（図示せず）が設けられている。タービン側油ラビリンスパッキン２６は、軸受台４からタービン２側へと潤滑油が漏洩することを防止している。

軸受台４には、タービン側ガスラビリンスパッキン１０と圧縮機側ガスラビリンスパッキン１３とが設けられている。
タービン側ガスラビリンスパッキン１０は、タービン側油ラビリンスパッキン２６とタービンディスク８との間に設けられている。タービン側ガスラビリンスパッキン１０は、ラビリンスフィン（図示せず）を有している。タービン側ガスラビリンスパッキン１０は、対向するタービンディスク８に設けられている同心円状のラビリンスフィン（図示せず）と摺接することにより、軸受台４とタービンディスク８との間の空気室２２を封止し、排気ガスの流入を防止している。

圧縮機側ガスラビリンスパッキン１３は、圧縮機側油ラビリンスパッキン２４とインペラ１２との間に設けられている。圧縮機側ガスラビリンスパッキン１３は、ラビリンスフィン（図示せず）を有している。圧縮機側ガスラビリンパッキン１３は、対向するインペラ１２に設けられている同心円状のラビリンスフィン（図示せず）と摺接する。

軸受台４には、タービンディスク８に隣接させて空気室２２が設けられている。空気室２２は、タービンディスク８の圧縮機３側に隣接しタービン側油ラビリンスパッキン２６との間にリング形状にわたって設けられている。空気室２２には、シール空気路２０から圧縮空気がシール空気として供給される。供給されたシール空気によって、タービンケーシング７からの排気ガスの流入を防止する。また、タービン翼９に供給される排気ガスの流れによって、タービンディスク８は圧縮機３側へ向かうスラスト荷重を受ける。この圧縮機３側へと向かうスラスト荷重は、空気室２２に供給されたシール空気がタービンディスク８を押し返す（図１においては右方向）ことによって低減される。

図２には、バキュームブレーカーが示され、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は左側面図を示し、（Ｃ）は右側面図で、かつ、開閉弁の開状態を示し、（Ｄ）は右側面図で、かつ、開閉弁の閉状態を示している。
図２（Ａ）に示すように、バキュームブレーカー（シール空気導入手段）２３は、軸受台４（図１参照）の内部へと水平に延在している。バキュームブレーカー２３の一端は、軸受台４（図１参照）の側壁に開口している。軸受台４に開口しているバキュームブレーカー２３の一端には、フランジ２９が設けられている。軸受台４（図１参照）の内部へと水平に延在しているバキュームブレーカー２３の他端は、シール空気路２０（図１参照）に接続されている。

バキュームブレーカー２３は、内管（外部空気供給路）２８を外管２７が覆っている二重管構造となっている。外管２７の側壁には、圧縮機３に連通しているシール空気路入口（開口部）２１が形成されている。このシール空気路入口２１は、開閉弁３０の上流側であって、開閉弁３０を介してシール空気路２０（図１参照）に連通している。シール空気路２０（図１参照）に接続されている外管２７の端部は、上下に略２分割されている。分割されている端部のうち、上部側は、内管２８の端部である内管出口３１が開口している。分割されている端部のうち、下部側には、開閉弁３０が設けられている。

バキュームブレーカ−２３の内管２８は、外管２７の側壁に開口しているシール空気路入口２１をバイパスするようにシール空気路２０（図１参照）へ連通されている。内管２８の一端は、バキュームブレーカ−２３のフランジ２９において外管２７の中心に位置するよう配置され、シール空気路２０（図１参照）に接続されている内管出口３１は、外管２７の中心よりも上部に配置されている。そのため、内管２８は、外管２７内をフランジ２９側から内管出口３１側に向かって、斜め上方に傾斜するように設けられている。

開閉弁３０は、シール空気路入口２１の圧力が負圧の場合には、閉状態となり、シール空気路入口２１の圧力がシール空気路２０の圧力よりも高圧の場合には、開状態となる。
バキュームブレーカー２３のフランジ２９には、シール空気供給管３２に接続されるフランジ３３がボルト（図示せず）によって結合されている。シール空気供給管３２は、バキュームブレーカ−２３の内管２８に連通している。シール空気供給管３２から導かれた圧縮空気は、内管２８から開閉弁３０を介することなく直接シール空気路２０（図１参照）へと導かれる。

図３には、複数の過給機の潤滑油ドレン、空気抜き、及びシール空気の回路を示す概略構成図が示されている。
ディーゼル機関に搭載されている複数台（例えば３台）の過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃには、ディーゼル機関に備えられている排気ガス集合管３４から各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃのタービンケーシング入口７ａ（図１参照）へと排気ガスが導かれる。

排気ガス集合管３４と各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃのタービンケーシング入口７ａ（図１参照）との間には、排気ガス側開閉弁３５（図３では１つだけ示されている）が設けられている。排気ガス側開閉弁３５は、通常は開状態となっているが、閉状態にすることによってディーゼル機関から排出される排気ガスの各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの供給を遮断することができる。

また、各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの圧縮機ケーシング出口１１ｃ（図１参照）には、圧縮空気側開閉弁３６（図３では１つだけ示されている）が設けられている。圧縮空気側開閉弁３６は、通常は開状態となっているが、閉状態にすることによっての圧縮機ケーシング出口１１ｃ（図１参照）から各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに逆入する空気を遮断することができる。
なお、排気ガス側開閉弁３５および圧縮空気側開閉弁３６の替わりに、盲板を挿入して排気ガスの過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの供給および圧縮機ケーシング出口１１ｃ（図１参照）からの空気の逆流を遮断しても良い。

各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃによって圧縮された空気は、圧縮機ケーシング出口１１ｃ（図１参照）から各空気冷却器３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃへと導かれる。
各空気冷却器３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃでは、導かれた圧縮空気が清水または海水と熱交換することによって温度が下げられる。

各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接続されている空気抜き管３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃは、１本の空気抜き集合管３９に接続されている。
各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接続されている油ドレン管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、１本の油ドレン集合管４１に接続されている。油ドレン集合管４１は、機関室内に設けられている潤滑油ドレンタンク（図示せず）へと導かれている。

各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接続されている潤滑油供給管４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、１本の過給機潤滑油供給管４３に接続されている。過給機潤滑油供給管４３は、潤滑油ドレンタンクからディーゼル機関に接続されている主機潤滑油供給管（図示せず）より分岐されている。

過給機１Ｂに設けられているシール空気供給管３２は、過給機１Ｃの空気冷却器３７Ｃに接続されている。シール空気供給管３２には、逆止弁４４が設けられている。
逆止弁４４は、図３においては、過給機１Ｃの運転状況に応じて操作され、過給機１Ｃが負圧の場合には閉状態とされ、過給機１Ｃの影響が過給機１Ｂに及ばないようになっている。

次に、上述した構成の過給機の運転方法について図１から図３に基づいて説明する。
各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（図３参照）には、ディーゼル機関に接続されている排気ガス集合管３４（図３参照）から各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（図３参照）のタービンケーシング入口７ａへと排気ガスが導かれる。各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（図３参照）に導入された排気ガスは、排気ガス通路７ｂを通過してタービン翼９へと供給される。タービン翼９に供給された排気ガスによって、タービンディスク８および回転軸６が回転駆動される。タービンディスク８および回転軸６を回転駆動した排気ガスは、タービンケーシング出口７ｃから排出される。

回転軸６が回転駆動することによって、同軸上に設けられているインペラ１２が回転駆動される。インペラ１２が回転駆動されることによって、圧縮機ケーシング入口１１ａから吸入された空気が圧縮される。圧縮された空気は、インペラ１２の径方向外側に送出され、渦巻き室１１ｂを経て圧縮機ケーシング出口１１ｃから導出される。

インペラ１２を通過して圧縮された空気の一部は、インペラ１２の先端部よりインペラ１２のタービン２側である背面へと流入する。インペラ１２のタービン２側へと流入した圧縮空気は、シール空気として圧縮機３側からタービン２側へと圧縮機側油ラビリンスパッキン２４を通過して潤滑油が軸受台４から圧縮機３側へと漏洩することを封止する。

インペラ１２によって圧縮された空気の一部は、渦巻き室１１ｂを通過中に、渦巻き室１１ｂから軸受台４に開口しているシール空気路入口２１へと導かれる。シール空気路入口２１に導かれた圧縮空気は、バキュームブレーカー２３の外管２７（図２参照）内へと導出される。シール空気路入口２１における圧縮空気は、バキュームブレーカー２３に接続されているシール空気路２０よりも圧力が高いため、外管２７（図２参照）内へと導出された圧縮空気がバキュームブレーカー２３に設けられている開閉弁３０（図２参照）をシール空気路２０側へと押し開ける。開閉弁３０（図２参照）が開状態となるため、圧縮空気が外管２７（図２参照）からシール空気路２０へと導出される。

シール空気路２０に導出された圧縮空気は、一部が分岐シール空気路２５へと導かれる。分岐シール空気路２５に導かれた圧縮空気は、シール空気として圧縮機側油ラビリンスパッキン２４の軸方向の中央部へと供給される。圧縮機側油ラビリンスパッキン２４に供給されたシール空気は、圧縮機３側からタービン２側へとラビリンスフィンを通過して、潤滑油が軸受台４から圧縮機３側へと漏洩することを封止する。

分岐シール空気路２５に分岐された後流のシール空気路２０内の圧縮空気は、軸受台４とタービンディスク８との間に設けられている空気室２２へと導出される。空気室２２に導出された圧縮空気は、タービンディスク８をタービン３側へ押し返してスラスト軸受１７に加わるスラスト荷重を低減している。また、空気室２２に供給された圧縮空気は、シール空気としてタービン２側から圧縮機３側へとタービン側油ラビリンスパッキン２６のラビリンスフィンを通過して、軸受台４からタービン２側への潤滑油の漏洩を封止する。

次に、３台の過給機のうち１台の過給機の運転を停止し、残りの過給機によって運転が行われる過給機カット運転の場合における過給機の運転方法について、図１から図３に基づいて説明する。
ディーゼル機関の低負荷運転時における性能を改善するために、複数台（例えば３台）搭載されている過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（図３参照）のうち、１台の過給機１（図３において過給機１Ｂ）の運転を停止し、残りの過給機１（図３において過給機１Ａ，１Ｃ）によって運転を行う過給機カット運転が行われることがある。過給機カット運転を行うことにより、１台の過給機１Ａ又は１Ｃあたりに導かれる排気ガス量が増加する。供給される排気ガス量が増加するので、運転中の過給機１Ａ，１Ｃの回転数が増加する。過給機１Ａ，１Ｃの回転数が増加するので、多くの空気を圧縮することができる。そのため、過給機１Ａ，１Ｃからディーゼル機関へ供給される空気量が増加し、ディーゼル機関の掃気圧が上昇する。ディーゼル機関の掃気圧が上昇するので、ディーゼル機関の熱効率が向上し燃料消費率が上昇する。そのため、過給機カット運転をした場合、ディーゼル機関の燃料消費率が、全台数の過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃを運転した場合に比べて良くなる。

過給機カット運転を行うために、停止中の過給機１Ｂに設けられている排気ガス側開閉弁３５を閉状態にして、停止中の過給機１Ｂへの排気ガスの流入を遮断する。また、停止中の過給機１Ｂの圧縮機ケーシング出口８ｃ（図１参照）への空気の逆流を遮断するために、圧縮機ケーシング出口８ｃ（図１参照）に設けられている圧縮空気側開閉弁３６を閉状態にする。

停止中の過給機１Ｂのタービンケーシング入口部７ａ（図１参照）への排気ガスの流入と、圧縮機ケーシング出口８ｃ（図１参照）への空気の流入とを遮断しても、各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに設けられている空気抜き管３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが空気抜き集合管３９に接続されているため、運転中の過給機１Ａ，１Ｃの軸受台４（図１参照）内部の空気が、空気抜き集合管３９を介して停止中の過給機１Ｂの軸受台４（図１参照）内部へと逆流する。また、各過給機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに設けられている油ドレン管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃが油ドレン集合管４１に接続されているため、運転中の過給機１Ａ，１Ｃの油ドレン管４０Ａ，４０Ｃから潤滑油とともに空気が排出され、油ドレン集合管４１を介して停止中の過給機１Ｂの軸受台４（図１参照）内部へと空気が逆流する。そのため、停止中の過給機１Ｂの軸受台４（図１参照）の内部は、運転中の過給機１Ａ，１Ｃの軸受台４（図１参照）の内部と圧力が同等となる。

さらに、停止中の過給機１Ｂの軸受台４（図１参照）には、運転しているディーゼル機関の振動により停止中の過給機１Ｂのジャーナル軸受１５，１６（図１参照）がチャタリングを生じ損傷することを防止するために、潤滑油供給管４２Ｂから潤滑油が供給されている。しかし、停止中の過給機１Ｂには、排気ガスが供給されないためタービン翼９（図１参照）が回転駆動されない。タービン翼９（図１参照）が回転駆動されないため、同軸上に設けられているインペラ１２（図１参照）も回転駆動されない。インペラ１２（図１参照）が回転駆動されないため空気が圧縮されず、シール空気である圧縮空気は、シール空気路２０（図１参照）から空気室２２（図１参照）へと導かれない。

運転中の過給機１Ａ，１Ｃからの逆流した空気の影響によって、停止中の過給機１Ｂの軸受台４（図１参照）内の圧力が上昇し、ジャーナル軸受１５，１７（図１参照）には潤滑油が供給され、かつ、軸受台４にはシール空気が供給されないままでは、停止中の過給機１Ｂの軸受台４（図１参照）内の潤滑油が過給機１Ｂの外部へと漏洩する。

そこで、運転中の過給機１Ｃの空気冷却器３７Ｃに接続されているシール空気供給管３２から停止中の過給機１Ｂへとシール空気である圧縮空気を導く。シール空気供給管３２から停止中の過給機１Ｂへと導かれたシール空気は、バキュームブレーカー２３（図１参照）に導入される。導入されたシール空気は、図２に示すようにバキュームブレーカー２３の内管２８内を通って、バキュームブレーカー２３に開閉弁３０を介することなく、内管出口３１に連通しているシール空気路２０（図１参照）へと導出される。停止中の過給機１Ｂ（図３参照）のシール空気路２０（図１参照）へと導出されたシール空気は、運転中の過給機１Ａ，１Ｃ（図３参照）と同様に、分岐シール空気路２５（図１参照）と空気室２２（図１参照）とに供給される。

図１に示す分岐シール空気路２５へと導かれた圧縮空気は、シール空気として圧縮機側油ラビリンスパッキン２４の中央部へと供給される。圧縮機側油ラビリンスパッキン２４に供給されたシール空気は、圧縮機３側からタービン２側へとラビリンスフィンを通過して、潤滑油が軸受台４から圧縮機３側へと漏洩することを封止する。
また、空気室２２に導かれたシール空気は、タービン２側から圧縮機３側へとタービン側油ラビリンスパッキン２６のラビリンスフィンを通過して、軸受台４からタービン２側への潤滑油の漏洩を封止する。

以上の通り、本実施形態に係る過給機、これを備えたディーゼル機関およびこれを備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
過給機１に外部からシール空気（圧縮空気）をシール空気路（空気路）２０へと導出するバキュームブレーカー（シール空気導入手段）２３を設けることとした。そのため、過給機１のタービン側油ラビリンスパッキン（タービン側封止部）２６へとシール空気を導くことができる。したがって、停止中の過給機１の軸受台４からタービン２側へと潤滑油が漏洩することを防止することができる。

過給機１の運転中には、圧縮機３側からシール空気をタービン側油ラビリンスパッキン２６へと導き、過給機１が停止中には、外部からシール空気をタービン側油ラビリンスパッキン２６へと導くとともに、開閉弁３０（図２参照）が閉状態となるバキュームブレーカー２３をシール空気路２０の途中に設けることとした。そのため、既存のバキュームブレーカーと交換することによって、過給機カット運転が可能となる。したがって、過給機カット運転時の潤滑油の漏洩を防止するための追加工事が容易となる。

過給機１が停止し、あるいは極めて低回転の状態で補助ブロアの空気吸引作用等によって圧縮機３および圧縮機３に連通しているシール空気路入口（開口部）２１が負圧となった場合には、開閉弁３０（図２参照）が閉状態のためシール空気路２０からシール空気路入口２１へと空気は導かれない。また、シール空気路２０には、内管（外部空気供給路）２８から供給された外部からの圧縮空気が導かれる。そのため、シール空気路２０のタービン側油ラビリンスパッキン２６の負圧を防止することができる。したがって、過給機１が停止中、あるいは極めて低回転の状態であっても過給機１から潤滑油が漏洩することを防止することができる。

シール空気路２０から分岐された分岐シール空気路（圧縮機側シール空気供給路）２５から圧縮機側油ラビリンスパッキン２４へとシール空気を供給することとした。したがって、停止中の過給機１の軸受台４から圧縮機３側へと潤滑油が漏洩することを防止することができる。

過給機１Ｂ（図３参照）のシール空気路２０には、過給機１Ｃ（他の過給機）によって圧縮されたシール空気がバキュームブレーカー２３から供給される。そのため、停止中の過給機１Ｂ（図３参照）のタービン側油ラビリンスパッキン２６および過給機側油ラビリンスパッキン２４（潤滑油の封止部）に導かれるシール空気を供給する機器を別途設ける必要がない。したがって、機器設置コストを抑制することができる。

過給機カット運転中に、停止中の過給機１Ｂ（図３参照）のタービン側油ラビリンスパッキン２６および過給機側油ラビリンスパッキン２４には、運転中の過給機１Ｃ（図３参照）からシール空気が供給される。したがって、停止中の過給機１Ｂ（図３参照）の軸受台４からの潤滑油の漏洩を防止しつつ、ディーゼル機関の低負荷運転時における性能を改善し燃料消費率を改善することができる。

過給機１の軸受台４から外部への潤滑油の漏洩を防止することができるので、乗組員の船内作業が低減される。また、過給機カット運転を行うことによりディーゼル機関の低負荷運転時における燃料消費率が改善される。したがって、船舶の航行コストを改善することが可能となる。

なお、実施形態では、ディーゼル機関に搭載されている過給機１の台数を３台として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、過給機の台数が２台以上であればよい。
また、実施形態では、停止中の過給機１Ｂへと外部から圧縮空気を導入するシール空気供給管３２は空気冷却器３７Ｃに接続されているとして説明したが、運転中の過給機１Ａ又は１Ｃの圧縮機３が圧縮した空気を導くことができる箇所であれば良く、例えば、過給機ケーシング出口１１ｃであっても良い。

１ 過給機
２ タービン
３ 圧縮機
４ 軸受台
６ 回転軸
１５ ジャーナル軸受（軸受）
１６ ジャーナル軸受（軸受）
１７ スラスト軸受（軸受）
２０ シール空気路（空気路）
２３ バキュームブレーカー（シール空気導入手段）
２６ タービン側油ラビリンスパッキン（タービン側封止部）

Claims (7)

1. 排気ガスにより回転駆動されるタービンと、
   一端に前記タービンを設けた回転軸と、
   該回転軸の他端に設けられ、前記タービンが回転駆動することにより回転駆動されて空気を圧縮する圧縮機と、
   前記回転軸を回転自在とする軸受、該軸受と前記タービンとの間に設けられ、前記軸受に供給される潤滑油の前記タービン側への流出を封止するタービン側封止部、および前記圧縮機により圧縮された空気の一部を前記タービン側封止部へと導く空気路を有する軸受台と、
   を備えた過給機において、
   停止時に、外部から前記空気路へと圧縮空気が導かれるシール空気導入手段が備えられている過給機。
2. 前記シール空気導入手段は、前記空気路の前記タービン側封止部側の負圧を防止するバキュームブレーカーを備え、
   該バキュームブレーカーは、前記空気路の途中に該空気路の圧力に応じて開閉する開閉弁を有し、
   前記過給機が運転中の場合には、前記圧縮機から圧縮空気が前記空気路の前記タービン側封止部へと導かれ、
   前記過給機が停止、あるいは極めて低回転の状態で運転している場合には、前記開閉弁が閉じるとともに外部から圧縮空気が前記空気路の前記タービン側封止部へと導かれる請求項１に記載の過給機。
3. 前記バキュームブレーカーは、前記開閉弁を介することなく外部から導入された圧縮空気を前記空気路の前記タービン側封止部側へと導く外部空気供給路を備え、前記開閉弁の上流側には前記圧縮機に連通する開口部が形成され、
   前記開閉弁は、前記開口部の圧力が負圧の場合には、閉となり、前記開口部の圧力が前記空気路の前記タービン側封止部の圧力よりも高圧の場合には、開となって前記圧縮機が圧縮した空気を前記空気路の前記タービン側封止部側へ導く請求項２に記載の過給機。
4. 前記軸受と前記圧縮機との間に設けられ、前記軸受に供給される潤滑油の前記圧縮機側への流出を封止する圧縮機側封止部を備え、
   前記シール空気導入手段の後流の前記空気路には、前記圧縮機側封止部へと圧縮空気を供給する圧縮機側シール空気供給路が設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の過給機。
5. 前記シール空気導入手段へと導かれる圧縮空気は、他の前記過給機より供給される請求項１から請求項４のいずれかに記載の複数の過給機。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の過給機を少なくとも一つ含む、
   各前記過給機に設けられている前記軸受台内の潤滑油を外部へと導く油ドレン管と、前記軸受台内の空気を外部へと導く空気抜き管とは、油ドレン集合管と空気抜き集合管とに各々接続されている前記複数の過給機を備えたディーゼル機関。
7. 請求項６に記載のディーゼル機関を備えた船舶。
   

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