特開 2024-128230 過給機の過回転防止装置、内燃機関システム及び過給機の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128230

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】過給機の過回転防止装置、内燃機関システム及び過給機の運転方法

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/18 20060101AFI20240913BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20240913BHJP

   F02B 37/12 20060101ALI20240913BHJP

   F01D 21/00 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

F02B37/18 F

F02B39/00 F

F02B37/18 D

F02B37/18 E

F02B37/12 302G

F01D21/00 R

F01D21/00 V

F01D21/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037088

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】518131296

【氏名又は名称】三菱重工マリンマシナリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】松尾 哲也

(72)【発明者】

【氏名】白川 太陽

【テーマコード（参考）】

3G005

3G071

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA16

3G005FA27

3G005FA42

3G005FA45

3G005GA02

3G005GA03

3G005GB27

3G005JA28

3G071AB06

3G071BA03

3G071CA09

3G071DA11

3G071GA06

(57)【要約】

【課題】構造が簡単であり、過給機の過回転を効果的に防止できる過給機の過回転防止装置、内燃機関システム及び過給機の運転方法を提供する。
【解決手段】過給機は、内燃機関から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービンと、内燃機関からタービンに排ガスを導くための排ガス導入ラインと、タービンから排ガスを排出するための排ガス排出ラインと、排ガス導入ラインから分岐し、タービンを迂回して排ガス排出ラインに合流するバイパスラインと、を備え、過給機の過回転防止装置は、バイパスラインに設けられ、バイパスラインにおける排ガスの流れを遮断する安全弁であって、排ガス導入ラインからバイパスラインに導かれる排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに破壊されるように構成された弁体を有する安全弁と、バイパスラインに設けられ、バイパスラインを開閉するように構成された開閉弁と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

過給機の過回転を防止するための過給機の過回転防止装置であって、
前記過給機は、
内燃機関から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービンと、
前記内燃機関から前記タービンに前記排ガスを導くための排ガス導入ラインと、
前記タービンから前記排ガスを排出するための排ガス排出ラインと、
前記排ガス導入ラインから分岐し、前記タービンを迂回して前記排ガス排出ラインに合流するバイパスラインと、を備え、
前記過給機の過回転防止装置は、
前記バイパスラインに設けられ、前記バイパスラインにおける前記排ガスの流れを遮断する安全弁であって、前記排ガス導入ラインから前記バイパスラインに導かれる前記排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに破壊されるように構成された弁体を有する安全弁と、
前記バイパスラインに設けられ、前記バイパスラインを開閉するように構成された開閉弁と、を備える、
過給機の過回転防止装置。

【請求項2】

前記安全弁の前記弁体は、前記バイパスラインにおける前記排ガスの流れを遮断する隔壁を含む、
請求項１に記載の過給機の過回転防止装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の過給機の過回転防止装置と、
前記過給機と、
前記内燃機関と、を備え、
前記内燃機関は、船舶に搭載される主機エンジンからなる、
内燃機関システム。

【請求項4】

過給機の運転方法であって、
前記過給機は、
内燃機関から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービンと、
前記内燃機関から前記タービンに前記排ガスを導くための排ガス導入ラインと、
前記タービンから前記排ガスを排出するための排ガス排出ラインと、
前記排ガス導入ラインから分岐し、前記タービンを迂回して前記排ガス排出ラインに合流するバイパスラインと、を備え、
前記過給機の運転方法は、
前記排ガス導入ラインから前記バイパスラインに導かれる前記排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに、前記バイパスラインにおける前記排ガスの流れを遮断する安全弁の弁体が破壊され、前記安全弁が開放される安全弁開放ステップと、
前記安全弁開放ステップ後に、前記バイパスラインに設けられた前記バイパスラインを開閉するように構成され、前記弁体が破壊されていない通常運転中及び前記弁体の破壊時に開状態が維持される開閉弁を閉じる開閉弁閉止ステップと、を備える、
過給機の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、過給機の過回転防止装置、該過回転防止装置を備える内燃機関システム及び過給機の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の異常燃焼などにより過給機に通常よりも多大な排ガスが供給された場合に、過給機の過回転が発生する虞がある。過給機の過回転が発生すると、過給機の回転軸を支持する軸受の損傷や回転軸に取り付けられた羽根車の破損などのような、内燃機関の運転を継続することが困難な不具合が発生する虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５－４４４８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関には過給機の過回転を防止するための過回転防止構造が設けられることがある。内燃機関に設けられた過回転防止構造では、過給機の過回転を効果的に防止することができない虞がある。

【0005】

過給機には、タービンを迂回するバイパスラインであるウエイストゲートに設けられたウエイストゲートバルブを備えるものがある（特許文献１参照）。タービンに多大な排ガスが供給される虞がある場合には、ウエイストゲートバルブを開き、排ガスをバイパスさせる運用が行われることがある。上記運用では、過給機の過回転の兆候の察知が困難であり、ウエイストゲートバルブの開閉などの過給機の制御が複雑になるという問題がある。

【0006】

特に内燃機関がガス燃料により運転するガスエンジンである場合には、空燃比制御を主な制御対象とするウエイストゲートバルブでは過給機の過回転を防止する運用との両立が困難であるという問題がある。また、ウエイストゲートバルブの構造自体が複雑なものであるため、過給機のコスト増の要因になっている。

【0007】

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、構造が簡単であり、過給機の過回転を効果的に防止できる過給機の過回転防止装置、内燃機関システム及び過給機の運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機の過回転防止装置は、
過給機の過回転を防止するための過給機の過回転防止装置であって、
前記過給機は、
内燃機関から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービンと、
前記内燃機関から前記タービンに前記排ガスを導くための排ガス導入ラインと、
前記タービンから前記排ガスを排出するための排ガス排出ラインと、
前記排ガス導入ラインから分岐し、前記タービンを迂回して前記排ガス排出ラインに合流するバイパスラインと、を備え、
前記過給機の過回転防止装置は、
前記バイパスラインに設けられ、前記バイパスラインにおける前記排ガスの流れを遮断する安全弁であって、前記排ガス導入ラインから前記バイパスラインに導かれる前記排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに破壊されるように構成された弁体を有する安全弁と、
前記バイパスラインに設けられ、前記バイパスラインを開閉するように構成された開閉弁と、を備える。

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態に係る内燃機関システムは、
前記過給機の過回転防止装置と、
前記過給機と、
前記内燃機関と、を備え、
前記内燃機関は、船舶に搭載される主機エンジンからなる。

【0010】

本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機の運転方法は、
過給機の運転方法であって、
前記過給機は、
内燃機関から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービンと、
前記内燃機関から前記タービンに前記排ガスを導くための排ガス導入ラインと、
前記タービンから前記排ガスを排出するための排ガス排出ラインと、
前記排ガス導入ラインから分岐し、前記タービンを迂回して前記排ガス排出ラインに合流するバイパスラインと、を備え、
前記過給機の運転方法は、
前記排ガス導入ラインから前記バイパスラインに導かれる前記排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに、前記バイパスラインにおける前記排ガスの流れを遮断する安全弁の弁体が破壊され、前記安全弁が開放される安全弁開放ステップと、
前記安全弁開放ステップ後に、前記バイパスラインに設けられた前記バイパスラインを開閉するように構成され、前記弁体が破壊されていない通常運転中及び前記弁体の破壊時に開状態が維持される開閉弁を閉じる開閉弁閉止ステップと、を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、構造が簡単であり、過給機の過回転を効果的に防止できる過給機の過回転防止装置、内燃機関システム及び過給機の運転方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の一実施形態に係る過給機の過回転防止装置を備える内燃機関システムの模式図である。

【図2】図１に示される過給機の過回転防止装置を説明するための説明図である。

【図3】図１に示される過給機の運転方法のタイムチャートの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0014】

（内燃機関システム）
図１は、本開示の一実施形態に係る過給機の過回転防止装置２を備える内燃機関システム１の模式図である。幾つかの実施形態に係る過給機の過回転防止装置２は、過給機３の過回転による損傷から過給機３を保護するためのものである。過給機の過回転防止装置２は、内燃機関システム１に搭載される。内燃機関システム１は、図１に示されるように、内燃機関（エンジン）１０と、上述した過給機の過回転防止装置２と、上述した過給機（ターボチャージャ）３と、を備える。過給機３は、図１に示されるように、内燃機関１０から排出される排ガスのエネルギにより駆動するように構成されたタービン４と、内燃機関１０に導かれる燃焼用気体（例えば、空気）を圧縮するように構成された遠心圧縮機５と、を備える。

【0015】

図示される実施形態では、内燃機関システム１は、図１に示されるように、燃料を貯蔵するように構成された燃料貯蔵タンク１１と、燃料貯蔵タンク１１に貯蔵された燃料を抜き出して内燃機関１０に導くための燃料導入ライン１２と、燃焼用気体を遠心圧縮機５に導くための燃焼用気体導入ライン１３と、遠心圧縮機５により圧縮された燃焼用気体である圧縮燃焼用気体を内燃機関１０に導くための圧縮燃焼用気体導入ライン１４と、をさらに備える。燃料としては、例えば、液化天然ガスなどのガス燃料や燃料油などの液体燃料が挙げられる。燃焼用気体としては、例えば、空気が挙げられる。ガス燃料により運転する内燃機関１０は、液体燃料により運転する内燃機関１０に比べて、内燃機関１０から排出される排ガスの排出量の変動が大きい。本開示は、内燃機関１０から排出される排ガスの排出量の変動が大きなガス燃料により運転する内燃機関１０にも好適に適用可能である。

【0016】

図示される実施形態では、過給機３は、図１に示されるように、内燃機関１０から排出される排ガスをタービン４に導くための排ガス導入ライン１５と、タービン４から排ガスを排出するための排ガス排出ライン１６と、をさらに備える。排ガス導入ライン１５は、一端が内燃機関１０に接続され、他端がタービン４に接続される。排ガス排出ライン１６は、一端がタービン４に接続される。

【0017】

燃料導入ライン１２、燃焼用気体導入ライン１３、圧縮燃焼用気体導入ライン１４、排ガス導入ライン１５及び排ガス排出ライン１６の各々は、流体を流通させるための流路を形成するものであり、例えば、配管によって形成される。

【0018】

燃料導入ライン１２を介して燃料貯蔵タンク１１から内燃機関１０に送られた燃料、及び、圧縮燃焼用気体導入ライン１４を介して遠心圧縮機５から内燃機関１０に送られた圧縮燃焼用気体（例えば、圧縮空気）は、内燃機関１０における燃焼に供されるようになっている。内燃機関１０における燃焼により生じた排ガスは、排ガス導入ライン１５を介して内燃機関１０からタービン４に送られ、タービン４を駆動させるようになっている。

【0019】

過給機３は、一方側にタービン４が取り付けられ、他方側に遠心圧縮機５が取り付けられた回転シャフト３１をさらに備える。遠心圧縮機５は、回転シャフト３１を介してタービン４と同軸上に連結されているため、タービン４の駆動に連動して駆動するようになっている。遠心圧縮機５を駆動させることで、燃焼用気体導入ライン１３から遠心圧縮機５に燃焼用気体が吸入され、圧縮される。遠心圧縮機５により圧縮された圧縮燃焼用気体は、圧縮燃焼用気体導入ライン１４を介して内燃機関１０に送られる。タービン４を通過した排ガスは、排ガス排出ライン１６を介して内燃機関システム１の外部に排出されるようになっている。

【0020】

（バイパスライン）
過給機３は、図１に示されるように、排ガス導入ライン１５から分岐し、タービン４を迂回して排ガス排出ライン１６に合流するバイパスライン１７をさらに備える。バイパスライン１７は、一端が排ガス導入ライン１５に接続され、他端が排ガス排出ライン１６に接続される。バイパスライン１７は、排ガスを流通させるための流路を形成するものであり、例えば、配管によって形成される。

【0021】

（過給機の過回転防止装置）
上述した過給機の過回転防止装置２は、バイパスライン１７に設けられた安全弁２１と、バイパスライン１７に設けられた開閉弁２２と、を備える。図示される実施形態では、開閉弁２２は、安全弁２１よりもバイパスライン１７の上記他端側に配置されているが、安全弁２１よりもバイパスライン１７の上記一端側に配置されていてもよい。

【0022】

安全弁２１は、バイパスライン１７における排ガスの流れを遮断する弁体２３を有する。弁体２３は、弁体２３よりもバイパスライン１７の上記一端側を流れる排ガスに面して、該排ガスの圧力を受ける受圧面２３１を有する。弁体２３は、排ガス導入ライン１５からバイパスライン１７に導かれる排ガスの圧力、具体的には、弁体２３が受ける圧力が所定圧力を超えたときに破壊されるように構成されている。ここで、弁体２３の強度は、バイパスライン１７に導かれる排ガスの温度が高温になるほど低下するため、上記所定圧力は、弁体２３の材質や形状だけでなく、過回転時におけるバイパスライン１７に導かれる排ガスの温度（設定温度）を考慮して決定されるようになっていてもよい。

【0023】

図２は、図１に示される過給機３の過回転防止装置２を説明するための説明図である。図３は、図１に示される過給機３の運転方法のタイムチャートの一例を示す図である。図３では、時間Ｔを横軸とし、縦軸に過給機３、安全弁２１及び開閉弁２２の動作状態が表されている。図３に示されるＮＲは、通常運転の過給機３を示すものであり、図３に示されるＯＲは、安全弁２１が作動する非常時の過給機３を示すものである。開閉弁２２は、バイパスライン１７を開閉するように構成されている。図３に示されるように、開閉弁２２は、安全弁２１が作動する前の通常運転時及び安全弁２１の作動時（図３のＴ１）において開状態が維持されており、排ガスが開閉弁２２を通過できるようになっている。

【0024】

非常時の過給機３は、内燃機関１０の異常燃焼などによって、タービン４に導かれる排ガスの圧力や流量が通常運転時よりも急激に増加する。タービン４に導かれる排ガスの圧力や流量が急激に増加すると、過給機３に過回転が生じる虞がある。

【0025】

タービン４に導かれる排ガスの圧力が急上昇し、所定圧力を超えた場合において、排ガスの圧力を直接的に受ける安全弁２１の弁体２３が破壊される。図２に示されるように、安全弁２１の弁体２３が破壊されると、安全弁２１が開放される。

【0026】

安全弁２１の弁体２３が破壊されると、バイパスライン１７の上記一端側と上記他端側との間の圧力差により、バイパスライン１７を介して排ガス導入ライン１５から排ガス排出ライン１６に排ガスが流れる。これにより、タービン４に導かれる排ガスの圧力を低減できるため、過給機３の過回転を抑制できる。開状態の開閉弁２２は、弁体２３が破壊されたときに、バイパスライン１７を流れる排ガスの流れを過度に阻害することがないため、バイパスライン１７を介して比較的大量の排ガスを速やかに排ガス排出ライン１６に導くことができる。安全弁２１の弁体２３が破壊された後に、開閉弁２２を閉状態とすることで、バイパスライン１７における排ガスの流れが遮断される。

【0027】

上記の構成によれば、タービン４に導かれる排ガスの圧力が急上昇し、所定圧力を超えた場合において、安全弁２１の弁体２３が破壊され、安全弁２１が開放される。安全弁２１は、弁体２３の開度を制御する必要がなく、安全弁２１としての機能を排ガスの圧力上昇に対して応答性良く発揮させることができるため、過給機３の過回転を効果的に防止できる。安全弁２１の作動後は、開閉弁２２を閉じる（図３参照）ことでバイパスライン１７における排ガスの流れを遮断できるので、安全弁２１としての機能を発揮して弁体２３が破壊されても過給機３の運転を継続できる。安全弁２１及び開閉弁２２を備える過給機３の過回転防止装置２は、構造が簡単であり、過給機３の過回転を効果的に防止できる。

【0028】

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示されるように、上述した安全弁２１の弁体２３は、バイパスライン１７における排ガスの流れを遮断する隔壁（ダイアフラム）２３Ａを含む。図示される実施形態では、隔壁２３Ａは、金属材料により構成され、バイパスライン１７の延在方向に交差する方向に沿って延びる隔膜である。安全弁２１は、バイパスライン１７に取り付けられ、弁体２３である隔壁２３Ａの外周縁部を支持する弁体支持部２４をさらに含む。なお、弁体支持部２４は、弁体２３を支持するようになっていればよく、図示される形状に限定されるものではない。

【0029】

上記の構成によれば、隔壁２３Ａは、排ガスの圧力上昇に対する応答性が良好である。このため、隔壁２３Ａを弁体２３とすることで、安全弁２１としての機能を排ガスの圧力上昇に対して応答性良く発揮させることができる。

【0030】

本開示の幾つかの実施形態に係る過回転防止装置２は、上述した内燃機関１０が船舶に搭載される主機エンジン１０Ａからなる場合に好適に適用可能である。なお、過回転防止装置２は、内燃機関１０が自動車用のエンジンや陸上に設置された発電用のエンジンにも適用可能である。

【0031】

幾つかの実施形態では、上述した内燃機関システム１は、上記船舶に搭載される。内燃機関システム１は、図１に示されるように、上述した主機エンジン１０Ａと、主機エンジン１０Ａに取り付けられる上述した過給機３と、過給機３に取り付けられる上述した過回転防止装置２と、を備える。

【0032】

上記の構成によれば、主機エンジン１０Ａを搭載する船舶は、例えば運河などの運航速度に制限が設けられる海域を通過する際に、主機エンジン１０Ａに未燃燃料が溜まることがある。この主機エンジン１０Ａは、上記海域から離れて船舶の運航速度を上昇させた際に急激な燃焼変化が生じることがある。主機エンジン１０Ａに取り付けられる過給機３に過回転防止装置２を設けることで、主機エンジン１０Ａが急激な燃焼変化を生じたとしても、過給機３の過回転を効果的に防止できる。主機エンジン１０Ａに取り付けられた過給機３に過回転が生じると、主機エンジン１０Ａの運転を停止させる必要がある。主機エンジン１０Ａの運転を停止させると、上記船舶の運転を継続させることが困難となる。過回転防止装置２を備える内燃機関システム１は、安全弁２１の作動後も過給機３や主機エンジン１０Ａを停止させずに運転を継続させることができるため、上記船舶の運転を継続させることができる。

【0033】

幾つかの実施形態に係る過給機３の運転方法は、図１に示されるような、上述した過回転防止装置２が設けられた過給機３の運転方法である。過給機３の運転方法は、図３に示されるように、安全弁開放ステップＳ１と、開閉弁閉止ステップＳ２と、を備える。

【0034】

安全弁開放ステップＳ１では、排ガス導入ライン１５からバイパスライン１７に導かれる排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに、バイパスライン１７における排ガスの流れを遮断する安全弁２１の弁体２３が破壊され、安全弁２１が開放されることが行われる。

【0035】

開閉弁閉止ステップＳ２では、安全弁開放ステップＳ１後に、上述した開閉弁２２を閉じることが行われる。開閉弁閉止ステップＳ２は、安全弁２１の作動時（図３のＴ１）よりも後の、タービン４に導かれる排ガスの圧力や流量が通常運転時に戻った後（図３のＴ２以降）に行われる。開閉弁２２は、開閉弁閉止ステップＳ２よりも前（図３のＴ２よりも前）、すなわち弁体２３が破壊されていない通常運転中及び弁体２３の破壊時、は開状態が維持されている。

【0036】

上記の方法によれば、安全弁開放ステップＳ１では、タービン４に導かれる排ガスの圧力が急上昇し、所定圧力を超えた場合において、排ガスの圧力を直接的に受ける安全弁２１の弁体２３が破壊される。安全弁２１は、弁体２３の開度を制御する必要がなく、安全弁２１としての機能を排ガスの圧力上昇に対して応答性良く発揮させることができるため、過給機３の過回転を効果的に防止できる。開閉弁閉止ステップＳ２では、安全弁２１の作動後に開閉弁２２を閉じることでバイパスライン１７における排ガスの流れを遮断できるので、安全弁２１としての機能を発揮して弁体２３が破壊されても過給機３の運転を継続できる。

【0037】

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0038】

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0039】

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

【0040】

１）本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機の過回転防止装置（２）は、
過給機（３）の過回転を防止するための過給機（３）の過回転防止装置（２）であって、
前記過給機（３）は、
内燃機関（１０）から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービン（４）と、
前記内燃機関（１０）から前記タービン（４）に前記排ガスを導くための排ガス導入ライン（１５）と、
前記タービン（４）から前記排ガスを排出するための排ガス排出ライン（１６）と、
前記排ガス導入ライン（１５）から分岐し、前記タービン（４）を迂回して前記排ガス排出ライン（１６）に合流するバイパスライン（１７）と、を備え、
前記過給機の過回転防止装置（２）は、
前記バイパスライン（１７）に設けられ、前記バイパスライン（１７）における前記排ガスの流れを遮断する安全弁（２１）であって、前記排ガス導入ライン（１５）から前記バイパスライン（１７）に導かれる前記排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに破壊されるように構成された弁体（２３）を有する安全弁（２１）と、
前記バイパスライン（１７）に設けられ、前記バイパスライン（１７）を開閉するように構成された開閉弁（２２）と、を備える。

【0041】

上記１）の構成によれば、タービン（４）に導かれる排ガスの圧力が急上昇し、所定圧力を超えた場合において、安全弁（２１）の弁体（２３）が破壊され、安全弁（２１）が開放される。安全弁（２１）は、弁体（２３）の開度を制御する必要がなく、安全弁（２１）としての機能を排ガスの圧力上昇に対して応答性良く発揮させることができるため、過給機（３）の過回転を効果的に防止できる。安全弁（２１）の作動後は、開閉弁（２２）を閉じることでバイパスライン（１７）における排ガスの流れを遮断できるので、安全弁（２１）としての機能を発揮して弁体（２３）が破壊されても過給機（３）の運転を継続できる。安全弁（２１）及び開閉弁（２２）を備える過給機（３）の過回転防止装置（２）は、構造が簡単であり、過給機（３）の過回転を効果的に防止できる。

【0042】

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の過給機の過回転防止装置（２）であって、
前記安全弁（２１）の前記弁体（２３）は、前記バイパスライン（１７）における前記排ガスの流れを遮断する隔壁（２３Ａ）を含む。

【0043】

上記２）の構成によれば、隔壁（２３Ａ）は、排ガスの圧力上昇に対する応答性が良好である。このため、隔壁（２３Ａ）を弁体（２３）とすることで、安全弁（２１）としての機能を排ガスの圧力上昇に対して応答性良く発揮させることができる。

【0044】

３）本開示の少なくとも一実施形態に係る内燃機関システム（１）は、
上記１）又は２）に記載の過給機の過回転防止装置（２）と、
前記過給機（３）と、
前記内燃機関（１０）と、を備え、
前記内燃機関（１０）は、船舶に搭載される主機エンジン（１０Ａ）からなる。

【0045】

上記３）の構成によれば、主機エンジン（１０Ａ）を搭載する船舶は、例えば運河などの運航速度に制限が設けられる海域を通過する際に、主機エンジン（１０Ａ）に未燃燃料が溜まることがある。この主機エンジン（１０Ａ）は、上記海域から離れて船舶の運航速度を上昇させた際に急激な燃焼変化が生じることがある。主機エンジン（１０Ａ）に取り付けられる過給機（３）に過回転防止装置（２）を設けることで、主機エンジン（１０Ａ）が急激な燃焼変化を生じたとしても、過給機（３）の過回転を効果的に防止できる。主機エンジン（１０Ａ）に取り付けられた過給機（３）に過回転が生じると、主機エンジン（１０Ａ）の運転を停止させる必要がある。主機エンジン（１０Ａ）の運転を停止させると、上記船舶の運転を継続させることが困難となる。過回転防止装置（２）を備える内燃機関システム（１）は、安全弁（２１）の作動後も過給機（３）や主機エンジン（１０Ａ）を停止させずに運転を継続させることができるため、上記船舶の運転を継続させることができる。

【0046】

４）本開示の少なくとも一実施形態に係る過給機の運転方法は、
過給機（３）の運転方法であって、
前記過給機（３）は、
内燃機関（１０）から排出される排ガスにより駆動するように構成されたタービン（４）と、
前記内燃機関（１０）から前記タービン（４）に前記排ガスを導くための排ガス導入ライン（１５）と、
前記タービン（４）から前記排ガスを排出するための排ガス排出ライン（１６）と、
前記排ガス導入ライン（１５）から分岐し、前記タービン（４）を迂回して前記排ガス排出ライン（１６）に合流するバイパスライン（１７）と、を備え、
前記過給機の運転方法は、
前記排ガス導入ライン（１５）から前記バイパスライン（１７）に導かれる前記排ガスの圧力が所定圧力を超えたときに、前記バイパスライン（１７）における前記排ガスの流れを遮断する安全弁（２１）の弁体（２３）が破壊され、前記安全弁（２１）が開放される安全弁開放ステップ（Ｓ１）と、
前記安全弁開放ステップ（Ｓ１）後に、前記バイパスライン（１７）に設けられた前記バイパスライン（１７）を開閉するように構成され、前記弁体（２３）が破壊されていない通常運転中及び前記弁体（２３）の破壊時に開状態が維持される開閉弁（２２）を閉じる開閉弁閉止ステップ（Ｓ２）と、を備える。

【0047】

上記４）の方法によれば、安全弁開放ステップ（Ｓ１）では、タービン（４）に導かれる排ガスの圧力が急上昇し、所定圧力を超えた場合において、排ガスの圧力を直接的に受ける安全弁（２１）の弁体（２３）が破壊される。安全弁（２１）は、弁体（２３）の開度を制御する必要がなく、安全弁（２１）としての機能を排ガスの圧力上昇に対して応答性良く発揮させることができるため、過給機（３）の過回転を効果的に防止できる。開閉弁閉止ステップ（Ｓ２）では、安全弁（２１）の作動後に開閉弁（２２）を閉じることでバイパスライン（１７）における排ガスの流れを遮断できるので、安全弁（２１）としての機能を発揮して弁体（２３）が破壊されても過給機（３）の運転を継続できる。

【符号の説明】

【0048】

１ 内燃機関システム
２ 過回転防止装置
３ 過給機
４ タービン
５ 遠心圧縮機
１０ 内燃機関
１０Ａ 主機エンジン
１１ 燃料貯蔵タンク
１２ 燃料導入ライン
１３ 燃焼用気体導入ライン
１４ 圧縮燃焼用気体導入ライン
１５ 排ガス導入ライン
１６ 排ガス排出ライン
１７ バイパスライン
２１ 安全弁
２２ 開閉弁
２３ 弁体
２３Ａ 隔壁
２４ 弁体支持体
３１ 回転シャフト
２３１ 受圧面
Ｓ１ 安全弁開放ステップ
Ｓ２ 開閉弁閉止ステップ

【図1】

【図2】

【図3】