JP2015094345A

JP2015094345A - タービン

Info

Publication number: JP2015094345A
Application number: JP2013236063A
Authority: JP
Inventors: 白石　啓一; Keiichi Shiraishi; 啓一白石; 康弘和田; Yasuhiro Wada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: EP2873812A1; KR20150056041A; KR101721297B1; CN104632298B; JP5889266B2; CN104632298A

Abstract

【課題】動翼が他の部品に接触することを防止する。【解決手段】動翼３と、タービン半径方向において動翼３よりも外側に配置される排気ガス案内筒６１とを有し、排ガスを用いて回転動力を生成するタービンにおいて、排気ガス案内筒６１は、ガス出口ディフューザー６２とシュラウドリング６３とを備え、シュラウドリング６３は、ガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７に引っ掛かる引っ掛かり部分７０が形成されている。このようなタービンは、停止時に、引っ掛かり部分７０がガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７に引っ掛かることにより、動翼３より速くシュラウドリング６３が収縮することが防止され、動翼３がシュラウドリング６３に干渉することを防止することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、タービンに関する。

内燃機関の出力を向上させるため、各種の過給機が使用されている。この過給機は、タービンと圧縮機とを同軸に取り付けた構成とされ、タービン側に導入した内燃機関の排気ガスをエネルギー源として圧縮機を駆動することにより、内燃機関に供給する空気を高密度に圧縮する機能を有している。

このタービンが備える動翼は、過給機を構成する他の部品に干渉することにより、破損することがある。特開２００３−３８０４号公報には、タービン円板が破損したときに、破損したタービン円板の破片が、極めて大きな周速の下でもタービン車室から飛び出ないように形成された排気駆動過給機の軸流タービンが開示されている。

特開平１０−４７０１２号公報には、ノズルリングの簡単でかつ確実な固定が保証される排ガスターボ過給機の排ガスタービンが開示されている。その排ガスタービンは、ノズルリングが外リングでカバーリングに接しかつ内リングでガス入口ケーシングに接し、外リングとガス入口ケーシングとの間には軸方向の膨張ギャップが形成され、外リングとガス出口ケーシングとの間には半径方向の膨張ギャップが形成されている。

特開２００３−３８０４号公報特開平１０−４７０１２号公報

このような過給機は、圧縮された燃焼用空気を内燃機関に安定して供給することが望まれている。このため、タービンは、動翼が他の部品に干渉することを防止することが望まれている。

本発明の課題は、起動時に動翼が他の部品に干渉することを防止するタービンを提供することにある。
本発明の他の課題は、停止時に動翼が他の部品に干渉することを防止するタービンを提供することにある。

本発明によるタービンは、動翼と、タービン半径方向において前記動翼よりも外側に配置される排気ガス案内筒とを有し、排ガスを用いて回転動力を生成する。前記排気ガス案内筒は、ガス出口ディフューザーと、シュラウドリングとを備えている。前記ガス出口ディフューザーと前記シュラウドリングとの間に隙間が形成されている。前記シュラウドリングは、前記動翼に対向する円筒面が形成される円筒部分と、前記円筒部分から前記動翼から遠い側に張り出すフランジ部分と、前記フランジ部分から突出する引っ掛かり部分とを備えている。前記ガス出口ディフューザーは、前記引っ掛かり部分に対向する引っ掛け面が形成されている。

このようなタービンは、動翼とガス出口ディフューザーとシュラウドリングとが加熱されたときに、ガス出口ディフューザーより速くシュラウドリングが昇温し、隙間が狭くなるようにシュラウドリングが膨張する。このようなタービンは、ガス出口ディフューザーより速くシュラウドリングが膨張することにより、動翼がシュラウドリングに接触することを防止することができる。このようなタービンは、さらに、動翼とシュラウドリングとが冷却されたときに、引っ掛かり部分がガス出口ディフューザーに引っ掛かることにより、動翼より速くシュラウドリングが収縮することが防止され、シュラウドリングが動翼にシュラウドリングが接触することが防止される。

前記引っ掛かり部分は、前記動翼の回転軸を中心とする円周に沿って並べられる複数の突起から形成されている。

このような複数の突起は、動翼の回転軸を中心とする円周に沿って環状に形成されている他の引っ掛かり部分に比較して、より容易に作製されることができる。

本発明によるタービンは、前記フランジ部分を前記ガス出口ディフューザーに支持する支持部材をさらに備えている。

このようなタービンは、シュラウドリングがガス出口ディフューザーから外れることを防止し、シュラウドリングを所定の位置により確実に配置することができる。

本発明による過給機は、本発明によるタービンと、前記タービンにより生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより燃焼用空気を生成する圧縮機とを備えている。このような過給機は、前記タービンの動翼がシュラウドリングに接触することが防止されていることにより、燃焼用空気を安定して生成することができる。

本発明による船舶は、本発明による過給機と、前記燃焼用空気を用いて動力を生成する内燃機関と、前記過給機と前記内燃機関とを搭載する船体と、前記動力を用いて前記船体を推進させる推進装置とを備えている。

このような船舶は、過給機が内燃機関に安定して燃焼用空気を供給することにより、内燃機関が安定して動力を生成することができ、安定して航行することができる。

本発明によるタービンは、動翼が他の部品に干渉することを防止することができる。

軸流タービンが利用される過給機を示す一部断面構成図である。排気ガス案内筒を示す断面図である。排ガスの温度変化とタービン翼の先端の位置変化とを示し、シュラウドリングの内径の位置変化を示すグラフである。比較例の排気ガス案内筒を示す断面図である。比較例のシュラウドリングの内径の位置変化を示すグラフである。

以下、本発明の第１実施形態に係るタービンを有する過給機（「排気タービン過給機」ともいう。）について、図１を参照しながら説明する。図１は、タービンを有する過給機を示す一部断面構成図である。過給機は、軸流式の軸流タービン１０と圧縮機２０とを備え、軸流タービン１０に導入した内燃機関の排気ガスが膨張して得られる軸出力で同軸の圧縮機２０を回転させ、高密度に圧縮した圧縮空気を内燃機関に供給するように構成されている。

軸流タービン１０は、ロータ軸１とロータディスク２と動翼３とを備えている。ロータ軸１は、棒状に形成され、回転軸５を中心に回転可能に支持されている。ロータディスク２は、概ね円盤状に形成されている。ロータディスク２は、円盤の中央がロータ軸１の一端に接合されることにより、ロータ軸１に固定され、回転軸５を中心に回転可能に支持されている。動翼３は、翼形に形成され、複数形成されている。動翼３は、それぞれ、翼根がロータディスク２の外周に接合されることにより、ロータ軸１に固定され、回転軸５を中心に回転可能に支持されている。

軸流タービン１０は、さらに、ガス入口ケーシング６とガス出口ケーシング７とを備えている。ガス入口ケーシング６は、ロータディスク２のロータ軸１側の反対側に配置され、すなわち、ガス入口ケーシング６とロータ軸１との間にロータディスク２が配置されるように、配置されている。ガス入口ケーシング６は、外側ケーシング１１と内側ケーシング１２とノズルリング１４とを備えている。

外側ケーシング１１は、中空である概ね管状に形成されている。外側ケーシング１１は、管の傍らに排気ガス入口流路１５が形成されている。内側ケーシング１２は、概ね管状に形成され、外側ケーシング１１の内側に配置されている。

ガス入口ケーシング６は、さらに、環状ガス通路１８が形成されている。環状ガス通路１８は、内側ケーシング１２と外側ケーシング１１との間に形成され、回転軸５を囲むように環状に形成されている。環状ガス通路１８は、排気ガス入口流路１５に接続されている。

ノズルリング１４は、環状に形成されている。ノズルリング１４は、動翼３のロータ軸１の側の反対側に配置され、すなわち、ノズルリング１４とロータ軸１との間に動翼３が配置されるように、配置されている。ノズルリング１４は、外周側部材２１と内周側部材２２とを備えている。外周側部材２１は、管状に形成されている。内周側部材２２は、外周側部材２１より径が小さい管状に形成され、外周側部材２１の内側に配置されている。ノズルリング１４は、内周側部材２２が内側ケーシング１２に接合されることにより、ガス入口ケーシング６に固定されている。ノズルリング１４は、回転軸５を囲む環状のノズルを形成している。

ガス出口ケーシング７は、中空に形成されている。ガス出口ケーシング７は、内部空間が、ガス入口ケーシング６により形成される環状ガス通路１８と環状ガス通路１８とに動翼３を介して接続されるように、外側ケーシング１１のうちの動翼３に近い側の端に接合されている。ガス出口ケーシング７は、排気ガス案内筒６１を備えている。排気ガス案内筒６１は、概ね管状に形成され、ガス出口ケーシング７の内部に配置されている。排気ガス案内筒６１は、管のうちのある部分の径が管のうちのその部分より動翼３に近い部分の径より大きくなるように、形成されている。
断熱材４は、断熱および防音の目的で設置されている。

排気ガス案内筒６１は、図２に示されるように、ガス出口ディフューザー６２とシュラウドリング６３とボルト６４とを備えている。ガス出口ディフューザー６２は、排気ガス案内筒６１の大部分を形成している。ガス出口ディフューザー６２は、取り付け面６５と雌ねじ６６と引っ掛け面６７とが形成されている。取り付け面６５は、ガス出口ディフューザー６２のうちのガス入口ケーシング６の側の端に形成され、回転軸５に垂直である平面に沿って形成されている。雌ねじ６６は、取り付け面６５に形成されている。引っ掛け面６７は、取り付け面６５の近傍に形成されている。引っ掛け面６７は、回転軸５を中心とする円周面上に形成されている。

シュラウドリング６３は、炭素鋼から形成され、機械加工により概ね管状に形成されている。シュラウドリング６３の質量は、ガス出口ディフューザー６２の質量より小さい。このため、シュラウドリング６３の熱容量は、ガス出口ディフューザー６２の熱容量より小さい。シュラウドリング６３は、円筒形部分６８とフランジ部分６９と引っ掛かり部分７０とを備えている。円筒形部分６８は、概ね管状に形成され、管の内側に内側面７１が形成されている。円筒形部分６８は、管の内側面７１が動翼３に対向するように、かつ、内側面７１が動翼３の翼端４４から所定の距離だけ離れるように、配置されている。円筒形部分６８は、さらに、円筒形部分６８とガス出口ディフューザー６２との間に隙間７２が形成されるように、配置されている。

フランジ部分６９は、回転軸５に垂直である平面に沿って円筒形部分６８の一端から外側に張り出すように形成されている。フランジ部分６９は、貫通孔７３が形成されている。ボルト６４は、フランジ部分６９の貫通孔７３を貫通し、ガス出口ディフューザー６２の雌ねじ６６に締結されている。ボルト６４は、ガス出口ディフューザー６２の雌ねじ６６に締結されることにより、フランジ部分６９をガス出口ディフューザー６２に支持している。シュラウドリング６３は、ボルト６４でガス出口ディフューザー６２に支持されることにより、ガス出口ディフューザー６２から外れることが防止され、所定の位置により確実に配置されることができる。このとき、ボルト６４は、隙間７２の大きさが変動することができるように、シュラウドリング６３をガス出口ディフューザー６２に緩く支持している。

引っ掛かり部分７０は、概ね管状に形成され、フランジ部分６９のタービン半径方向外側の縁からガス出口ディフューザー６２の側に張り出すように形成されている。このとき、シュラウドリング６３は、ガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７が引っ掛かり部分７０に対向するように、すなわち、引っ掛かり部分７０と回転軸５との間にガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７が配置されるように、配置されている。

圧縮機２０は、可動部と固定部とを備えている。可動部は、回転軸５を中心に回転可能に固定部に支持され、ロータ軸１に固定されている。圧縮機２０は、回転軸５を中心に可動部が回転するときに、軸流タービン１０により生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより燃焼用空気を生成する。

過給機は、図示されていない内燃機関に利用される。すなわち、内燃機関は、過給機により生成された燃焼用空気を用いて燃料を燃焼させることにより、動力を生成する。内燃機関は、さらに、燃料を燃焼させることにより排気ガスを生成し、排気ガスを軸流タービン１０の排気ガス入口流路１５に供給する。

内燃機関は、船舶に利用される。船舶は、内燃機関と過給機と船体と推進装置とを備えている。船体は、内燃機関と過給機とを搭載している。推進装置は、内燃機関により生成された動力を用いて船体を推進させる。

タービンの運転は、主に、起動時運転と通常運転と停止時運転の３つの運転モードを備えている。

起動時運転は、内燃機関が排出した排気ガスがタービン部に導かれることで開始される。このとき、動翼３と排気ガス案内筒６１は、十分に低温であり、より具体的には外気温と同程度の温度である。

内燃機関は、動翼３と排気ガス案内筒６１が低温であるときに、燃料を燃焼することにより排気ガスを生成し、排気ガスを排気ガス入口流路１５に供給する。排気ガス入口流路１５は、内燃機関から排気ガスが供給されることにより、排気ガスを環状ガス通路１８に供給する。環状ガス通路１８は、排気ガス入口流路１５から排気ガスが供給されることにより、排気ガスをノズルリング１４に供給する。ノズルリング１４は、環状ガス通路１８から排気ガスが供給されることにより、排気ガスを動翼３に噴射する。

動翼３は、ノズルリング１４により排気ガスが噴射されることにより、回転軸５を中心に回転し、ロータディスク２を介して回転軸５を中心にロータ軸１を回転させる。すなわち、軸流タービン１０は、内燃機関から排気ガスが供給されることにより、回転動力を生成する。過給機の圧縮機２０は、ロータ軸１が回転軸５を中心に回転するときに、軸流タービン１０により生成された回転動力を用いて空気を圧縮し、圧縮された燃焼用空気を内燃機関に供給する。内燃機関は、燃焼用空気を用いて燃料を燃焼する。

このとき、動翼３は、ノズルリング１４から噴射される排気ガスに接触することにより加熱され、翼端４４が回転軸５から遠ざかるように膨張する。ガス出口ディフューザー６２は、ノズルリング１４から排気ガスが噴射されることにより、加熱され、膨張する。このとき、ガス出口ディフューザー６２は、熱容量が動翼３の熱容量より大きいことにより、動翼３よりゆっくりと加熱され、動翼３よりゆっくりと膨張する。

シュラウドリング６３は、ノズルリング１４から排気ガスが噴射されることにより、加熱される。このとき、シュラウドリング６３は、熱容量がガス出口ディフューザー６２の熱容量より小さいことにより、ガス出口ディフューザー６２より速く加熱される。シュラウドリング６３は、加熱されることにより膨張する。シュラウドリング６３は、ガス出口ディフューザー６２に緩く支持されていることにより、また、ガス出口ディフューザー６２とシュラウドリング６３との間に隙間７２が形成されていることにより、ガス出口ディフューザー６２により膨張が阻害されないで、隙間７２が小さくなるように膨張する。

起動時運転中にシュラウドリング６３とガス出口ディフューザー６２の温度差は、次第に小さくなる。この温度差の変化がなくなった定常状態における運転を通常運転とする。すなわち、通常運転は、起動時運転が実行された後で、動翼３と排気ガス案内筒６１とが所定の温度まで十分に昇温された後に、開始される。内燃機関は、燃料を燃焼することにより、動力を生成し、回転動力を外部機器に供給する。内燃機関は、さらに、排気ガスを排気し、排気ガスを過給機に供給する。

軸流タービン１０は、内燃機関から過給機に供給された排気ガスを排気ガス入口流路１５が環状ガス通路１８に供給する。環状ガス通路１８は、排気ガス入口流路１５から排気ガスが供給されることにより、排気ガスをノズルリング１４に供給する。ノズルリング１４は、環状ガス通路１８から排気ガスが供給されることにより、排気ガスを動翼３に噴射する。

動翼３は、ノズルリング１４により排気ガスが噴射されることにより、回転軸５を中心に回転し、ロータディスク２を介して回転軸５を中心にロータ軸１を回転させる。すなわち、軸流タービン１０は、内燃機関から排気された排気ガスを用いて回転動力を生成する。圧縮機２０は、軸流タービン１０により生成された回転動力を用いて、空気を圧縮し、圧縮された燃焼用空気を内燃機関に供給する。内燃機関は、圧縮機２０により圧縮された燃焼用空気を用いて燃料を燃焼することにより、排気ガスを生成し、所定の動力を生成する。

停止時運転は、通常運転が終了した直後に、開始される。たとえば、停止時運転は、内燃機関が停止されることにより開始される。停止時運転では、軸流タービン１０は、内燃機関から過給機に供給された排気ガスを排気ガス入口流路１５が環状ガス通路１８に供給する。環状ガス通路１８は、排気ガス入口流路１５から排気ガスが供給されることにより、排気ガスをノズルリング１４に供給する。ノズルリング１４は、環状ガス通路１８から排気ガスが供給されることにより、排気ガスを動翼３に噴射する。

停止時運転が実行されている期間では、タービン部に流れ込む排気ガスの量が減り、タービン部内の雰囲気温度が下降する。このとき、動翼３は、タービン部内の雰囲気温度が下降するため、冷却され、翼端４４が回転軸５に近づくように収縮する。ガス出口ディフューザー６２は、タービン部内の雰囲気温度が下降することに伴って、冷却され、収縮する。このとき、ガス出口ディフューザー６２は、熱容量が比較的大きいことにより、比較的ゆっくりと冷却され、比較的ゆっくりと収縮する。

シュラウドリング６３は、タービン部内の雰囲気温度が下降することに伴って、冷却される。このとき、シュラウドリング６３は、熱容量がガス出口ディフューザー６２の熱容量より小さいことにより、ガス出口ディフューザー６２より速く冷却される。シュラウドリング６３は、冷却されることにより収縮する。このとき、シュラウドリング６３は、ガス出口ディフューザー６２に緩く支持されていることにより、内側面４１が回転軸５に近づくように収縮する。ガス出口ディフューザー６２は、ガス出口ディフューザー６２の熱容量がシュラウドリング６３の熱容量より大きいことにより、シュラウドリング６３よりゆっくりと冷却され、シュラウドリング６３よりゆっくりと収縮する。このとき、シュラウドリング６３は、引っ掛かり部分７０がガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７に引っ掛かることにより、内側面７１がタービン半径方向において回転軸５に接近するように収縮することが阻害される。

図３は、タービン部内の雰囲気温度の変化を示している。タービン部内温度変化５１は、起動時運転が実行されているときに、時間の経過とともにタービン部内の雰囲気温度が上昇することを示している。タービン部内温度変化５１は、さらに、通常運転が実行されているときに、タービン部内の雰囲気温度が大きく変化しないで概ね一定であることを示している。タービン部内温度変化５１は、さらに、停止時運転が実行されているときに、タービン部内の雰囲気温度が下降することを示している。

図３は、さらに、動翼３の翼端４４の位置の変化を示している。翼端位置変化５２は、起動時運転が実行されているときに、時間の経過とともに翼端４４が回転軸５から遠い側に移動することを示している。すなわち、翼端位置変化５２は、タービン部内の雰囲気温度が上昇しているときに、時間の経過とともに動翼３の温度が上昇することにより、時間の経過とともに動翼３が膨張することを示している。

翼端位置変化５２は、さらに、通常運転が実行されているときに、時間の経過とともに翼端４４が大きく移動しないことを示している。すなわち、翼端位置変化５２は、タービン部内の雰囲気温度が一定であるときに、動翼３の温度が大きく変動しないで、動翼３が大きく膨張または収縮しないことを示している。

翼端位置変化５２は、さらに、停止時運転が実行されているときに、時間の経過とともに翼端４４が回転軸５に近い側に移動することを示している。すなわち、翼端位置変化５２は、タービン部内の雰囲気温度が下降しているときに、動翼３の温度が下降することにより、動翼３が収縮することを示している。

図３は、さらに、シュラウドリング６３の内側面７１の位置の変化を示している。内側面位置変化８１は、起動時運転が実行されているときに、時間の経過とともに内側面７１が回転軸５から遠い側に移動することを示している。すなわち、内側面位置変化８１は、タービン部内の雰囲気温度が上昇しているときに、シュラウドリング６３の温度が上昇することにより、シュラウドリング６３が膨張することを示している。

内側面位置変化８１は、さらに、通常運転が実行されているときに、内側面７１の位置が大きく変化しないで一定であることを示している。すなわち、内側面位置変化８１は、タービン部内の雰囲気温度が概ね一定であるときに、シュラウドリング６３の温度が大きく変動しないで、シュラウドリング６３が大きく膨張または収縮しないことを示している。

内側面位置変化８１は、さらに、停止時運転が実行されているときに、時間の経過とともに内側面７１が回転軸５に近い側に移動することを示している。すなわち、内側面位置変化８１は、タービン部内の雰囲気温度が下降しているときに、シュラウドリング６３の温度が下降することにより、シュラウドリング６３が収縮することを示している。

翼端位置変化５２と内側面位置変化８１とは、停止時運転が実行されているときに、シュラウドリング６３の内側面７１が動翼３の翼端４４よりゆっくり移動することを示している。翼端位置変化５２と内側面位置変化８１とは、さらに、停止時運転が実行されているときに、動翼３の翼端４４がシュラウドリング６３の内側面７１に接触しないことを示している。

軸流タービン１０は、翼端位置変化５２と内側面位置変化８１とに示されるように、ガス出口ディフューザー６２とシュラウドリング６３との間に隙間７２が形成されていることにより、起動時運転または通常運転が実行されているときに、動翼３がシュラウドリング６３の内側面４１に接触することを防止することができる。すなわち、隙間７２は、起動時運転または通常運転が実行されているときに、ガス出口ディフューザー６２がシュラウドリング６３の膨張を阻害しないように、動翼３がシュラウドリング６３の内側面４１に接触しないように、十分に大きく形成されている。

図４は、比較例の排気ガス案内筒を示している。比較例の排気ガス案内筒１３１は、既述の排気ガス案内筒６１のシュラウドリング６３の引っ掛かり部分７０が省略されているものである。すなわち、比較例の排気ガス案内筒１３１は、ガス出口ディフューザー１３３とシュラウドリング１３４とボルト１３５とを備えている。ガス出口ディフューザー１３３は、排気ガス案内筒１３１の大部分を形成している。ガス出口ディフューザー１３３は、取り付け面１３６と雌ねじ１３７とが形成されている。取り付け面１３６は、ガス出口ディフューザー１３３のうちのガス入口ケーシング６の側の端に形成され、回転軸５に垂直である平面に沿って形成されている。雌ねじ１３７は、取り付け面１３６に形成されている。

シュラウドリング１３４は、炭素鋼から形成され、機械加工により概ね管状に形成されている。シュラウドリング１３４の質量は、ガス出口ディフューザー１３３の質量より小さい。このため、シュラウドリング１３４の熱容量は、ガス出口ディフューザー１３３の熱容量より小さい。シュラウドリング１３４は、円筒形部分１３８とフランジ部分１３９とを備えている。円筒形部分１３８は、概ね管状に形成されている。円筒形部分１３８は、管の内側面１４１が動翼３に対向するように、かつ、内側面１４１が動翼３の翼端４４から所定の距離だけ離れるように、配置されている。円筒形部分１３８は、さらに、円筒形部分１３８とガス出口ディフューザー１３３との間に隙間１４２が形成されるように、配置されている。

フランジ部分１３９は、回転軸５に垂直である平面に沿って円筒形部分１３８の一端から外側に張り出すように形成されている。フランジ部分１３９は、貫通孔１４３が形成されている。ボルト１３５は、フランジ部分１３９の貫通孔１４３を貫通し、ガス出口ディフューザー１３３の雌ねじ１３７に締結されている。ボルト１３５は、ガス出口ディフューザー１３３の雌ねじ１３７に締結されることにより、フランジ部分１３９をガス出口ディフューザー１３３に支持している。シュラウドリング１３４は、ボルト１３５でガス出口ディフューザー１３３に支持されることにより、ガス出口ディフューザー１３３から外れることが防止され、所定の位置により確実に配置されることができる。このとき、ボルト１３５は、隙間１４２の大きさが変動することができるように、シュラウドリング１３４をガス出口ディフューザー１３３に緩く支持している。

図５は、比較例のシュラウドリング１３４の内側面１４１の位置の変化を示している。内側面位置変化１５３は、起動時運転が実行されているときに、時間の経過とともに内側面１４１が回転軸５から遠い側に移動することを示している。すなわち、内側面位置変化１５３は、タービン部内の雰囲気温度が上昇しているときに、シュラウドリング１３４の温度が上昇することにより、シュラウドリング１３４が膨張することを示している。

内側面位置変化１５３は、さらに、通常運転が実行されているときに、内側面１４１の位置が大きく変化しないで一定であることを示している。すなわち、内側面位置変化１５３は、タービン部内の雰囲気温度が概ね一定であるときに、シュラウドリング１３４の温度が大きく変動しないで、シュラウドリング１３４が大きく膨張または収縮しないことを示している。

内側面位置変化１５３は、さらに、停止時運転が実行されているときに、時間の経過とともに内側面１４１が回転軸５に近い側に移動することを示している。すなわち、内側面位置変化１５３は、タービン部内の雰囲気温度が下降しているときに、シュラウドリング１３４の温度が下降することにより、シュラウドリング１３４が収縮することを示している。

翼端位置変化５２と内側面位置変化１５３とは、起動時運転と通常運転とが実行されているときに、動翼３の翼端４４がシュラウドリング１３４の内側面１４１に接触しないことを示している。翼端位置変化５２と内側面位置変化１５３とは、さらに、停止時運転が実行されているときに、シュラウドリング１３４の内側面１４１が動翼３の翼端４４より速く回転軸５に向かって移動することを示している。翼端位置変化５２と内側面位置変化１５３とは、さらに、停止時運転が実行されているときに、動翼３の翼端４４がシュラウドリング１３４の内側面１４１に接触する可能性があることを示している。

内側面位置変化１５３と図３の内側面位置変化８１は、停止時運転が実行されているときに、シュラウドリング６３の内側面７１が比較例のシュラウドリング１３４の内側面１４１よりゆっくり回転軸５に向かって移動することを示している。すなわち、内側面位置変化１５３と図３の内側面位置変化８１は、停止時運転が実行されているときに、シュラウドリング６３の引っ掛かり部分７０がガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７に引っ掛かっていることを示し、引っ掛かり部分７０によりシュラウドリング６３が収縮することが阻害されていることを示している。

排気ガス案内筒６１を備えている軸流タービンは、内側面位置変化８１に示されるように、停止時運転が実行されているときに、動翼３がシュラウドリング６３の内側面７１に接触することをより確実に防止することができる。すなわち、ガス出口ディフューザー６２は、引っ掛かり部分７０が引っ掛け面６７に引っ掛かっているときに、シュラウドリング６３の内側面７１が動翼３に接触しないようにガス出口ディフューザー６２が十分にゆっくり収縮するように、熱容量が十分に大きくなるように形成されている。

なお、引っ掛かり部分７０は、円環状と異なる形状に形成される他の引っ掛かり部分に置換されることができる。引っ掛かり部分としては、回転軸５を中心とする円周に沿って等間隔に並べられる複数の突起が例示される。複数の突起は、フランジ部分６９のフランジ部分６９の外側の縁からガス出口ディフューザー６２の側に突出し、複数の突起の各々と回転軸５との間にガス出口ディフューザー６２の引っ掛け面６７が配置されるように、形成されている。このような引っ掛かり部分が利用された軸流タービンも、既述の第２実施形態の軸流タービンと同様にして、停止時運転が実行されているときに、動翼３がシュラウドリング６３の内側面７１に接触することをより確実に防止することができる。

なお、シュラウドリング６３は、鋳造により作製される鋳鉄から形成される他のシュラウドリングに置換されることもできる。このようなシュラウドリングが適用された軸流タービンも、既述の実施の形態における軸流タービンと同様にして、動翼３が他の部品に干渉することを防止することができる。

なお、軸流タービンは、ＶＴＩ過給機（可変流路過給機）に利用されることもできる。軸流タービンは、さらに、過給機と異なる他の装置に利用されることもできる。このような軸流タービンも、既述の実施の形態における軸流タービンと同様にして、動翼３が他の部品に接触することを防止することができる。

なお、過給機を備える内燃機関は、船舶と異なる他の装置に利用されることもできる。他の装置としては、発電機が例示される。発電機は、内燃機関により生成される動力を用いて発電する。他の装置に適用される過給機も、既述の実施の形態における過給機と同様にして、動翼３が他の部品に干渉することを防止することができ、圧縮空気を内燃機関に安定して供給することができる。

３：動翼
１０：軸流タービン
２０：圧縮機
４４：翼端
６１：排気ガス案内筒
６２：ガス出口ディフューザー
６３：シュラウドリング
６４：ボルト
６５：取り付け面
６７：引っ掛け面
６８：円筒形部分
６９：フランジ部分
７０：引っ掛かり部分
７１：内側面
７２：隙間

Claims

タービン半径方向において動翼よりも外側に配置されるシュラウドリングと、
タービン半径方向において前記シュラウドリングよりも外側に隙間を設けて配置されるガス出口ディフューザーと、を備え、
前記ガス出口ディフューザーは、さらに前記シュラウドリングに設けられた引っ掛かり部分に対向する引っ掛け面を備えることを特徴とするタービン。
前記引っ掛かり部分は、前記動翼の回転軸を中心とする円周に沿って形成される複数の突起であることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
前記シュラウドリングを前記ガス出口ディフューザーに支持する支持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタービン。
請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載されるタービンと、
前記タービンの回転動力を用いて空気を圧縮する圧縮機と
を備えることを特徴とする過給機。
請求項４に記載される過給機と、
前記燃焼用空気を用いて動力を生成する内燃機関と、
前記過給機と前記内燃機関とを搭載する船体と、
前記動力を用いて前記船体を推進させる推進装置と
を備える船舶。