特許 7042650 ターボチャージャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-17

(45)【発行日】2022-03-28

(54)【発明の名称】ターボチャージャ

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/14 20060101AFI20220318BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20220318BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20220318BHJP

   F02M 26/06 20160101ALI20220318BHJP

【ＦＩ】

F02B39/14 Z

F02B39/00 G

F02B37/00 302F

F02M26/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018034313

(22)【出願日】2018-02-28

(65)【公開番号】P2019148240

(43)【公開日】2019-09-05

【審査請求日】2020-12-04

(73)【特許権者】

【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】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大場 啓道

(72)【発明者】

【氏名】平川 一朗

(72)【発明者】

【氏名】小野 嘉久

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１６８６２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２４１５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０７０１２２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－１５９０８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ ３９／００ － ３９／１６

Ｆ０２Ｂ ３７／００

Ｆ０２Ｍ ２６／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＥＧＲガスを含む混合気を過給するように構成されたターボチャージャであって、
前記混合気を圧縮するコンプレッサを収容するコンプレッサハウジングと、
前記コンプレッサにロータを介して連結されるタービンを収容するタービンハウジングと、
前記ロータを回転可能に支持する軸受を収容する軸受ハウジングと、
前記コンプレッサハウジング又は前記軸受ハウジングの外周面に形成された第１開口であって、前記コンプレッサの背面側に形成される第１空間に連通する第１開口、及び、
前記タービンハウジングの外周面に形成された第２開口であって、前記タービンハウジングの前記タービンよりも下流側に形成される第２空間に連通する第２開口、
を接続する少なくとも一つの混合気排気流路と、を備え、
前記少なくとも一つの混合気排気流路は、前記第１空間における前記混合気と前記第２空間における排ガスとの圧力差により、前記第１空間に流れ込んだ前記混合気を前記第２空間に排出するように構成されるターボチャージャ。

【請求項2】

前記タービンハウジングの外周面には、周方向に間隔を開けて複数のドレン孔が形成されており、
前記第２開口は、前記複数のドレン孔の少なくとも一つからなる請求項１に記載のターボチャージャ。

【請求項3】

前記複数のドレン孔は、鉛直方向において最も下方に位置する最下方ドレン孔と、前記最下方ドレン孔以外のドレン孔である上方側ドレン孔と、を含み、
前記第２開口は、前記上方側ドレン孔の少なくとも一つからなる請求項２に記載のターボチャージャ。

【請求項4】

前記複数のドレン孔は、前記タービンハウジングのガス排出口に対して最も近くに位置する排出口側ドレン孔を含み、
前記第２開口は、前記排出口側ドレン孔からなる請求項２に記載のターボチャージャ。

【請求項5】

前記混合気排気流路の途中に設けられる逆止弁であって、前記第２空間から前記第１空間に向かって排ガスが流れるのを防止する逆止弁をさらに備える請求項１乃至４の何れか１項に記載のターボチャージャ。

【請求項6】

前記少なくとも一つの混合気排気流路は、前記コンプレッサハウジング、前記タービンハウジング、及び前記軸受ハウジングの外部に設けられた配管により形成される請求項１乃至５の何れか１項に記載のターボチャージャ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＥＧＲガスを含む混合気を過給するように構成されたターボチャージャに関する。

【背景技術】

【0002】

ターボチャージャには、ケーシングに放風孔が形成されたものがある（特許文献１）。特許文献１には、羽根車（コンプレッサ）により過給された高圧空気の一部が、羽根車の背面とケーシングとで囲まれた空間に流れ込む過給機において、羽根車に作用するスラストのバランスをとるために、ケーシングに穿設した放風孔から上述した空間に流れ込んだ高圧気体を大気中に放出することが開示されている。

【0003】

また、ターボチャージャを備えるエンジンには、ＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるために、エンジンで燃焼後の排ガスの一部を再度吸気させる排ガス再循環（ＥＧＲ）方式を用いたものがある（特許文献２）。特許文献２に開示されているように、ＥＧＲには、タービンよりも上流側の排ガスをコンプレッサよりも下流側に還流させる高圧ＥＧＲと、タービンよりも下流側の排ガスをコンプレッサよりも上流側に還流させる低圧ＥＧＲと、がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平８－２５４１２８号公報

【文献】特開２０１５－１６５１２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したケーシングに放風孔を有するターボチャージャを、ＥＧＲ方式を用いるエンジンに設けると、コンプレッサよりも上流側に還流された排ガス（ＥＧＲガス）が、放風孔から大気中に放出されてしまう。ＥＧＲガスにはＮＯｘ（窒素酸化物）などの大気汚染物質が含まれるので、ターボチャージャの外部の環境悪化の原因となる虞がある。

【0006】

また、ＥＧＲガスが大気中に放出されないように、上述した放風孔を閉止した場合には、コンプレッサの背面に流れ込んだ圧縮後の気体と、コンプレッサの正面側を流れる気体と、の間の圧力差により、コンプレッサが正面側に向かって押圧されるので、コンプレッサのロータを支持する軸受に対する運転時における負荷（スラスト荷重）が増大する虞がある。該軸受に対する運転時における負荷の増大は、軸受の損傷やターボチャージャの効率低下を招く虞がある。

【0007】

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、既存設備を大幅に変更することなく、ロータを支持する軸受に対する運転時における負荷の低減が可能であり、且つ、ＥＧＲガスを含む混合気によるターボチャージャの外部の環境悪化を防止可能なターボチャージャを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるターボチャージャは、
ＥＧＲガスを含む混合気を過給するように構成されたターボチャージャであって、
前記混合気を圧縮するコンプレッサを収容するコンプレッサハウジングと、
前記コンプレッサにロータを介して連結されるタービンを収容するタービンハウジングと、
前記ロータを回転可能に支持する軸受を収容する軸受ハウジングと、
前記コンプレッサハウジング又は前記軸受ハウジングの外周面に形成された第１開口であって、前記コンプレッサの背面側に形成される第１空間に連通する第１開口、及び、
前記タービンハウジングの外周面に形成された第２開口であって、前記タービンハウジングの前記タービンよりも下流側に形成される第２空間に連通する第２開口、
を接続する少なくとも一つの混合気排気流路と、を備える。

【0009】

上記（１）の構成によれば、ターボチャージャの運転時において、コンプレッサの背面側に形成される第１空間には、コンプレッサに圧縮されて高圧になった混合気が流れ込むのに対して、タービンハウジングのタービンよりも下流側に形成される第２空間には、タービンに対して仕事をして低圧になった排ガスが流れる。このため、第１空間における混合気と第２空間における排ガスとの間の圧力差から、第１空間における混合気は、第１空間に連通される第１開口と第２空間に連通される第２開口とを接続する少なくとも一つの混合気排気流路を通り、第２空間に流れ込む。混合気排気流路により、第１空間における混合気を逃がすことができるので、ロータを支持する軸受のうち、スラスト軸受に対する運転時における負荷の低減が可能である。

【0010】

また、第２空間に流れ込んだＥＧＲガスを含む混合気は、タービンよりも下流側を流れる排ガスとともにタービンハウジングのガス排出口から排出され、ガス排出口よりも排ガスの流れ方向の下流側に設けられた排ガスを処理するための排ガス処理装置により、排ガスと同様に処理される。よって、第１空間から排出される混合気によるターボチャージャの外部の環境悪化を防止可能である。

【0011】

また、上記の構成にかかるターボチャージャは、ポンプなどの送風装置や混合気を処理するための処理装置を新たに設置する必要がなく、第１開口及び第２開口を形成し、第１開口及び第２開口に接続される少なくとも一つの混合気排気流路を設ければよいので、既存設備を大幅に変更することがない。また、ターボチャージャ以外の他の既存設備や既存配管を変更する必要がない。よって、上述したターボチャージャは、既存設備からの変更が容易であり、既存設備を有効活用することができる。特に第１開口や第２開口が既に形成されている場合には、さらに既存設備からの変更が容易である。

【0012】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記タービンハウジングの外周面には、周方向に間隔を開けて複数のドレン孔が形成されており、
前記第２開口は、前記複数のドレン孔の少なくとも一つからなる。

【0013】

一般的に、タービンハウジングは、排ガスを外部に排出する煙突の位置や向きに応じて取付け角度を変更可能に構成されている。タービンハウジングの取付け角度を変更してもタービンハウジングの内部からドレンを適切に排出できるように、タービンハウジングの外周面には、周方向に間隔を開けて複数のドレン孔が形成されている。上記（２）の構成によれば、第２開口は、複数のドレン孔の少なくとも一つからなるので、複数のドレン孔が設けられた既存のタービンハウジングを活用することができる。また、混合気排気流路を構成する部品のうちの少なくとも一部の部品と、ドレンを排出するためにドレン孔に接続される接続部品と、の間で部品の共通化が可能である。

【0014】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記複数のドレン孔は、鉛直方向において最も下方に位置する最下方ドレン孔と、前記最下方ドレン孔以外のドレン孔である上方側ドレン孔と、を含み、
前記第２開口は、前記上方側ドレン孔の少なくとも一つからなる。

【0015】

上記（３）の構成によれば、第２開口を、鉛直方向において最も下方に位置する最下方ドレン孔以外のドレン孔にすることで、ドレンが第２開口を通って混合気排気流路に侵入することを抑制することができる。

【0016】

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記複数のドレン孔は、前記タービンハウジングのガス排出口に対して最も近くに位置する排出口側ドレン孔を含み、
前記第２開口は、前記排出口側ドレン孔からなる。

【0017】

上記（４）の構成によれば、第２開口を、タービンハウジングのガス排出口に対して最も近くに位置する排出口側ドレン孔とすることで、他のドレン孔を第２開口とするよりも、第２開口をタービンから離れた位置にすることができる。このため、第２開口から第２空間に混合気が流れ込むことで生じる、第２空間を流れる排ガスの流れの乱れの影響がタービンに伝播することを防止することができる。

【0018】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の構成において、
前記混合気排気流路の途中に設けられる逆止弁であって、前記第２空間から前記第１空間に向かって排ガスが流れるのを防止する逆止弁をさらに備える。

【0019】

上記（５）の構成によれば、仮に第２空間における排ガスの圧力が第１空間における混合気の圧力よりも高くなった場合でも、逆止弁により第２空間から第１空間に向かって排ガスが流れるのを防止することができる。ここで、タービンハウジングの内部を流れる排ガスには、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの腐食成分が含まれている。よって、上述した逆止弁を備えるターボチャージャは、排ガスに含まれる腐食成分により、コンプレッサなどの第１空間に面する部材が腐食や損傷することを防止することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、既存設備を大幅に変更することなく、ロータを支持する軸受に対する運転時における負荷の低減が可能であり、且つ、ＥＧＲガスを含む混合気によるターボチャージャの外部の環境悪化を防止可能なターボチャージャが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態にかかるターボチャージャを備える舶用のディーゼル機関の構成を概略的に示す概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかるターボチャージャを概略的に示す概略断面図である。

【図3】本発明の一実施形態における第１開口、第２開口及び混合気排気流路を説明するための図であって、ターボチャージャの構成を概略的に示す概略構成図である。

【図4】本発明の一実施形態における混合気排気流路を説明するための図であって、ターボチャージャの外観を概略的に示す概略外観図である。

【図5】図４におけるＢ－Ｂ線の矢視に相当する図であって、ガス排出口が鉛直上方に向かって開口したタービンハウジングの概略断面図である。

【図6】図４におけるＢ－Ｂ線の矢視に相当する図であって、ガス排出口が斜め上方に向かって開口したタービンハウジングの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付図面を参照して本発明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、本発明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。
例えば、「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。
例えば、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。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0023】

図１は、本発明の一実施形態にかかるターボチャージャを備える舶用のディーゼル機関の構成を概略的に示す概略構成図である。図１に示されるように、ターボチャージャ３は、ディーゼルエンジン（以下、エンジン１０とする）と、エンジン１０から排出された排ガスＥ（排気）の一部を後述するコンプレッサ７の上流側に還流させるＥＧＲシステム１１と、エンジン１０から排出された排ガスＥから有害物質を除去する排ガス処理装置１２と、を備える舶用のディーゼル機関１（舶用内燃機関）に設けられている。図１に示される実施形態では、エンジン１０は、ディーゼル機関１が搭載された船舶を推進させる不図示の推進器を駆動させる主機関（舶用主機）である。

【0024】

ターボチャージャ３は、図１に示されるように、エンジン１０の吸気流路１３に設けられるコンプレッサ７と、エンジン１０の排気流路１４に設けられるタービン８と、を備えている。コンプレッサ７及びタービン８は、ロータ９を介して互いに機械的に連結されており、一体的に回転可能に構成されている。エンジン１０から排出された排ガスＥによりタービン８が回転し、タービン８に連動して回転するコンプレッサ７により、エンジン１０に供給される燃焼用気体Ａ（新気Ｉ、又は後述する混合気）が圧縮（過給）される。

【0025】

図１に示される実施形態では、吸気流路１３のコンプレッサ７よりも上流側に、燃焼用気体Ａから塵や埃などを取り除くエアクリーナ１５が設けられている。また、図１に示される実施形態では、吸気流路１３のコンプレッサ７よりも下流側には、コンプレッサ７により圧縮されて昇温した燃焼用気体Ａを冷却するエアクーラ１６が設けられている。

【0026】

上述した排ガス処理装置１２は、図１に示されるように、排気流路１４のタービン８よりも下流側に設けられる。幾つかの実施形態では、排ガス処理装置１２は、排ガスに洗浄液を噴射することで、排ガス中の粒子状物質（ＰＭ）やＳＯｘ（硫黄酸化物）などの有害物質を除去するスクラバである。また、排気流路１４は、排ガス処理装置１２よりも上流側において分岐しており、エンジン１０から排出された排ガスの一部は、図示しない煙突から大気へと放出される。

【0027】

ＥＧＲシステム１１は、図１に示されるように、排気流路１４の排ガス処理装置１２よりも下流側に接続されるとともに吸気流路１３のコンプレッサ７よりも上流側、且つエアクリーナ１５よりも下流側に接続されたＥＧＲ流路１７を有している。ＥＧＲシステム１１によって、エンジン１０から排出された排ガスの一部は、ＥＧＲ流路１７を介してコンプレッサ７の入口側の吸気流路１３に戻される。図１に示される実施形態では、ＥＧＲ流路１７に、ＥＧＲクーラ１８及びＥＧＲバルブ１９が設けられている。なお、他の実施形態では、ＥＧＲクーラ１８の代わりにＥＧＲ流路１７を流れる排ガスの圧力損失を補うＥＧＲブロアが設けられている。

【0028】

図２は、本発明の一実施形態にかかるターボチャージャを概略的に示す概略断面図である。図２に示されるように、ターボチャージャ３は、軸線方向（図２中左右方向）に沿って延在するロータ９（回転軸）と、ロータ９の軸線方向の一端に設けられる上述したコンプレッサ７と、ロータ９の軸線方向の他端に設けられる上述したタービン８（タービン動翼）と、ロータ９を回転可能に支持する軸受３０と、ロータ９をスラスト方向に支持するスラスト軸受３７と、を備えている。

【0029】

ターボチャージャ３は、図２に示されるように、コンプレッサ７を収納するコンプレッサハウジング４と、タービン８を収納するタービンハウジング６と、軸受３０を収納する軸受ハウジング５と、をさらに備えている。軸受ハウジング５は、図２に示されるように、ロータ９の軸線方向においてコンプレッサハウジング４とタービンハウジング６との間に配置されて、コンプレッサハウジング４やタービンハウジング６にボルトによる螺合などにより固定されている。

【0030】

コンプレッサ７は、図２に示されるように、ハブ７３と、ハブ７３の外周から径方向（軸線方向に直交する方向）外側に向かって突出するように設けられる複数枚の翼７４と、を含んでいる。図２に示されるように、ハブ７３は、軸線方向において、吸気入口４２の近傍側から離れた側に向かうにつれて、徐々に外形寸法が大きくなるような円錐状に形成されている。図２に示されるように、ハブ７３の軸線方向において吸気入口４２の近傍側であり、翼７４が設けられた側を正面７１とし、ハブ７３の軸線方向において吸気入口４２から離れた側を背面７２とする。

【0031】

コンプレッサハウジング４は、図２に示されるように、コンプレッサ７の外周側、且つ軸線方向において吸気入口４２から離れた側に、ロータ９の軸線ＣＡに対して直交する方向に沿って延在するディフューザ４３が形成されている。そして、コンプレッサハウジング４は、ディフューザ４３の外周側に渦巻状のコンプレッサ流路４４が形成されている。また、コンプレッサハウジング４は、コンプレッサ７を覆うようにシュラウド部４５が形成されている。シュラウド部４５は、軸線方向においてディフューザ４３よりも吸気入口４２側に、且つディフューザ４３に連続するように形成されている。

【0032】

タービンハウジング６は、図２に示されるように、タービン８に排ガスを導くように構成された入口側ハウジング６Ａと、タービン８を通過した排ガスを排出するための出口側ハウジング６Ｂと、を含んでいる。エンジン１０から排出された高温の排ガスが、タービンハウジング６に形成された排気入口６４から導入され、タービン８に送られることで、タービン８は、軸線ＣＡを回転中心として回転駆動する。タービン８を回転駆動させた排ガスは、タービンハウジング６に形成された排気出口６６（ガス排出口）から排出される。

【0033】

コンプレッサ７は、ロータ９を介してタービン８に接続されているので、タービン８の回転に同期して軸線ＣＡを回転中心として回転駆動される。燃焼用気体Ａは、コンプレッサ７が回転駆動されることで、コンプレッサハウジング４の吸気入口４２から吸い込まれる。吸い込まれた燃焼用気体Ａは、コンプレッサハウジング４の内部を軸線方向に沿って流れる。吸気入口４２からコンプレッサハウジング４に導入される燃焼用気体Ａは、エアクリーナ１５を通った後にコンプレッサハウジング４に送られる新気Ｉと、ＥＧＲ流路１７を通った後にコンプレッサハウジング４に送られる排ガスＥ（ＥＧＲガス）と、を含む混合気である。なお、ＥＧＲバルブ１９がＥＧＲ流路１７を閉止している閉止状態においては、コンプレッサハウジング４に導入される燃焼用気体Ａは、ＥＧＲガスを含まない新気Ｉからなる。

【0034】

コンプレッサハウジング４に導入された混合気は、回転駆動されるコンプレッサ７の複数枚の翼７４の間を流れて主に動圧が上昇された後に、径方向外側に位置するディフューザ４３に流入して動圧の一部が静圧に変換されて圧力が高められた状態で、コンプレッサ流路４４及び吸気出口４６を通ってエンジン１０の燃焼室の内部に送り込まれる。この際、コンプレッサ７により圧力が高められた混合気の一部は、コンプレッサ７の外周端と、軸受ハウジングの外周端に面する部分と、の間に形成される隙間を通り、コンプレッサ７の背面７２側に形成された第１空間３１に流れ込む。

【0035】

図２に示されるように、第１空間３１は、コンプレッサ７の背面７２に面する内部空間であって、コンプレッサ７に圧縮された混合気が流入される内部空間である。図２に示される実施形態では、第１空間３１は、コンプレッサ７の背面７２と、軸受ハウジング５とで囲まれる空間である。より具体的には、第１空間３１は、コンプレッサ７の背面７２と、軸受ハウジング５の背面７２に面する部分と、により少なくとも一部が画定される空間である。他の実施形態では、第１空間３１は、コンプレッサ７の背面７２と、コンプレッサハウジング４とで囲まれる空間である。より具体的には、第１空間３１は、コンプレッサ７の背面７２と、コンプレッサハウジング４の背面７２に面する部分と、により少なくとも一部が画定される空間である。なお、第１空間３１は、コンプレッサハウジング４や軸受ハウジング５に収納される部材により一部が画定されていてもよい。

【0036】

また、図２に示されるように、タービンハウジング６の内部に形成される排ガスを流すための内部空間であって、排気入口６４と排気出口６６との間に設けられる内部空間は、タービン８よりも排ガスの流れ方向の上流側に位置する内部空間である排気入口側空間６５と、タービン８よりも排ガスの流れ方向の下流側に位置する内部空間である第２空間３２（排気出口側空間）と、を含んでいる。第２空間３２を流れる排ガスは、タービン８を回転させるためにエネルギを消費したので、排気入口側空間６５を流れる排気よりも低圧である。

【0037】

図３は、本発明の一実施形態における第１開口、第２開口及び混合気排気流路を説明するための図であって、ターボチャージャの構成を概略的に示す概略構成図である。図３に示されるように、軸受ハウジング５の外周面５１に形成された第１開口５２は、上述したコンプレッサ７の背面７２側に形成される第１空間３１に連通する。また、出口側ハウジング６Ｂ（タービンハウジング６）の外周面６１に形成された第２開口６２は、上述したタービンハウジング６のタービン８よりも下流側に形成される第２空間３２に連通する。

【0038】

図３に示される実施形態では、第１開口５２は、第１開口５２と第１空間３１とを接続する接続流路５４を介して、第１空間３１に連通している。また、第２開口６２は、第２開口６２と第２空間３２とが、接続流路を介さずに直接連通している。なお、他の実施形態では、第１開口５２と第１空間３１とが接続流路を介さずに直接連通していてもよいし、第２開口６２と第２空間３２とが接続流路を間に介して連通していてもよい。また、他の実施形態では、第１開口５２は、コンプレッサハウジング４の外周面４１に形成されていてもよい。

【0039】

図３に示されるように、ターボチャージャ３は、第１開口５２と第２開口６２とを接続する少なくとも一つの混合気排気流路３３をさらに備えている。図３に示される実施形態では、少なくとも一つの混合気排気流路３３は、筒状の配管３５により形成されている。配管３５は、Ｕ字状に湾曲した形状を有しており、一端がボルト締結などにより軸受ハウジング５の外周面５１に取付けられ、他端がボルト締結などによりタービンハウジング６の外周面６１に取付けられる。そして、配管３５は、配管３５の一端の開口が第１開口５２に連通し、他端の開口が第２開口６２に連通している。また、配管３５は、図３に示されるように、軸受ハウジング５及びタービンハウジング６の外部に設けられる外部配管である。

【0040】

上述したように、幾つかの実施形態にかかるターボチャージャ３は、上述したコンプレッサハウジング４と、上述した軸受ハウジング５と、上述したタービンハウジング６と、上述した第１空間３１に連通する第１開口５２、及び第２空間３２に連通する第２開口６２、を接続する少なくとも一つの混合気排気流路３３と、を備えている。

【0041】

上記の構成によれば、ターボチャージャ３の運転時において、コンプレッサ７の背面７２側に形成される第１空間３１には、コンプレッサ７に圧縮されて高圧になった混合気が流れ込むのに対して、タービンハウジング６のタービン８よりも下流側に形成される第２空間３２には、タービン８に対して仕事をして低圧になった排ガスが流れる。このため、第１空間３１における混合気と第２空間３２における排ガスとの間の圧力差から、第１空間３１における混合気は、第１空間３１に連通される第１開口５２と第２空間３２に連通される第２開口６２とを接続する少なくとも一つの混合気排気流路３３を通り、第２空間３２に流れ込む。混合気排気流路３３により、第１空間３１における混合気を逃がすことができるので、ロータ９を支持する軸受のうち、スラスト軸受３７に対する運転時における負荷の低減が可能である。

【0042】

また、第２空間３２に流れ込んだＥＧＲガスを含む混合気は、タービン８よりも下流側を流れる排ガスとともにタービンハウジング６の排気出口６６から排出され、排気出口６６よりも排ガスの流れ方向の下流側に設けられた排ガスを洗浄するための排ガス処理装置１２により、排ガスと同様に処理される。よって、第１空間３１から排出される混合気によるターボチャージャ３の外部の環境悪化を防止可能である。

【0043】

また、上記の構成にかかるターボチャージャ３は、ポンプなどの送風装置や混合気を処理するための処理装置を新たに設置する必要がなく、第１開口５２及び第２開口６２を形成し、第１開口５２及び第２開口６２に接続される少なくとも一つの混合気排気流路３３を設ければよいので、既存設備を大幅に変更することがない。また、ターボチャージャ３以外の他の既存設備や既存配管を変更する必要がない。よって、上述したターボチャージャ３は、既存設備からの変更が容易であり、既存設備を有効活用することができる。特に第１開口５２や第２開口６２が既に形成されている場合には、さらに既存設備からの変更が容易である。

【0044】

図４は、本発明の一実施形態における混合気排気流路を説明するための図であって、ターボチャージャの外観を概略的に示す概略外観図である。図５は、図４におけるＢ－Ｂ線の矢視に相当する図であって、ガス排出口が鉛直上方に向かって開口したタービンハウジングの概略断面図である。図６は、図４におけるＢ－Ｂ線の矢視に相当する図であって、ガス排出口が斜め上方に向かって開口したタービンハウジングの概略断面図である。幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した配管３５は、一端が軸受ハウジング５の外周面５１に取付けられる配管３５Ａと、一端がタービンハウジング６の外周面６１に取付けられる配管３５Ｂと、配管３５Ａの他端と配管３５Ｂの他端とを接続する配管３５Ｃと、を含んでいる。図４に示される実施形態では、配管３５Ａ～３５Ｃの各々は、両端がフランジ状に形成されており、該フランジ状の部分においてボルト締結されることで、軸受ハウジング５などの他の部材に固定されるようになっている。図５、６に示される実施形態では、出口側ハウジング６Ｂは、軸線に対して直交方向に沿った断面において、Ｕ字状に形成されている。

【0045】

幾つかの実施形態では、図５、６に示されるように、上述したタービンハウジング６の外周面６１には、周方向に間隔を開けて複数のドレン孔６３が形成されている。上述した第２開口６２は、複数のドレン孔６３の少なくとも一つからなる。ドレン孔６３は、タービンハウジング６の内部から外部にドレンを排出するための孔であって、タービンハウジング６の製造時に形成される孔である。図５、６に示されるように、複数のドレン孔６３のうちの一つには、ドレン配管３６が接続される。ドレンは、ドレン配管３６を介してタービンハウジング６の外部に排出される。また、複数のドレン孔６３のうちの少なくとも一つは、第２開口６２として配管３５Ｂが接続される。また、複数のドレン孔６３のうちの、残りのドレン孔は閉止される。

【0046】

一般的に、タービンハウジング６は、図５、６に示されるように、排ガスを外部に排出する煙突の位置や向きに応じて取付け角度を変更可能に構成されている。換言すると、タービンハウジング６は、排気出口６６が煙突の位置や向きに適した位置になるように、軸受ハウジング５に対する取付け角度を変更可能に構成されている。図５、６に示されるように、タービンハウジング６の取付け角度を変更してもタービンハウジング６の内部からドレンを適切に排出できるように、タービンハウジング６の外周面５１には、周方向に間隔を開けて複数のドレン孔６３が形成されている。上記の構成によれば、第２開口６２は、複数のドレン孔６３の少なくとも一つからなるので、複数のドレン孔６３が設けられた既存のタービンハウジングを活用することができる。また、混合気排気流路３３を構成する部品のうちの少なくとも一部の部品（配管３５Ｂ）と、ドレンを排出するためにドレン孔に接続される接続部品（ドレン配管３６）と、の間で部品の共通化が可能である。

【0047】

幾つかの実施形態では、図５、６に示されるように、上述した複数のドレン孔６３は、鉛直方向において最も下方に位置する最下方ドレン孔６３Ａと、最下方ドレン孔６３Ａ以外のドレン孔６３である上方側ドレン孔６３Ｂと、を含んでいる。上述した第２開口６２は、上方側ドレン孔６３Ｂの少なくとも一つからなる。最下方ドレン孔６３Ａには、ドレン配管３６が接続される。また、複数の上方側ドレン孔６３Ｂのうちの少なくとも一つは、第２開口６２として配管３５Ｂが接続される。この場合には、第２開口６２を、鉛直方向において最も下方に位置する最下方ドレン孔６３Ａ以外のドレン孔６３（上方側ドレン孔６３Ｂ）にすることで、ドレンが第２開口６２を通って混合気排気流路３３に侵入することを抑制することができる。

【0048】

幾つかの実施形態では、図５、６に示されるように、上述した複数のドレン孔６３は、タービンハウジング６の排気出口６６（ガス排出口）に対して最も近くに位置する排出口側ドレン孔６３Ｃを含んでいる。上述した第２開口６２は、排出口側ドレン孔６３Ｃからなる。排出口側ドレン孔６３Ｃは、第２開口６２として配管３５Ｂが接続される。この場合には、第２開口６２を、タービンハウジング６の排気出口６６に対して最も近くに位置する排出口側ドレン孔６３Ｃとすることで、他のドレン孔６３を第２開口６２とするよりも、第２開口６２をタービン８から離れた位置にすることができる。このため、第２開口６２から第２空間３２に混合気が流れ込むことで生じる、第２空間３２を流れる排ガスの流れの乱れの影響がタービン８に伝播することを防止することができる。

【0049】

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述したターボチャージャ３は、混合気排気流路３３の途中に設けられる逆止弁３４であって、第２空間３２から第１空間３１に向かって排ガスが流れるのを防止する逆止弁３４をさらに備えている。この場合には、仮に第２空間３２における排ガスの圧力が第１空間３１における混合気の圧力よりも高くなった場合でも、逆止弁３４により第２空間３２から第１空間３１に向かって排ガスが流れるのを防止することができる。ここで、タービンハウジング６の内部を流れる排ガスには、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの腐食成分が含まれている。よって、上述した逆止弁３４を備えるターボチャージャ３は、排ガスに含まれる腐食成分により、コンプレッサ７などの第１空間３１に面する部材が腐食や損傷することを防止することができる。なお、コンプレッサハウジング４の吸気入口４２から導入されるＥＧＲガスを含む混合気は、排ガス処理装置１２により硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの腐食成分が除去されている。また、第２空間３２における排ガスの圧力が第１空間３１における混合気の圧力よりも高くなる場合としては、例えば、エンジン１０の低負荷運転時において、エンジン１０に燃焼用気体Ａを送り込むために、吸気流路１３のターボチャージャ３よりも下流側において不図示の補助ブロワを起動している場合や、サージングにより燃焼用気体Ａが逆流してコンプレッサ７（第１空間３１）側の圧力が低下した場合が挙げられる。

【0050】

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した軸受ハウジング５の外周面５１には、少なくとも一つの放風孔５３が形成されている。上述した第１開口５２は、放風孔５３からなる。放風孔５３は、第１空間３１に流れ込んだ高圧気体を大気中に放出するための孔である。既存の軸受ハウジングの中には、放風孔５３が既設されているものがある。図３に示されるように、放風孔５３に配管３５が接続される。この場合には、第１開口５２は、放風孔５３からなるので、放風孔５３が既設されている既存の軸受ハウジングを活用することができる。

【0051】

本発明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。

【0052】

例えば、上述した幾つかの実施形態では、ターボチャージャ３は、舶用のディーゼル機関１（舶用内燃機関）に設けられていたが、舶用以外の内燃機関に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ ディーゼル機関
１０ エンジン
１１ ＥＧＲシステム
１２ 排ガス処理装置
１３ 吸気流路
１４ 排気流路
１５ エアクリーナ
１６ エアクーラ
１７ ＥＧＲ流路
３ ターボチャージャ
３０ 軸受
３１ 第１空間
３２ 第２空間
３３ 混合気排気流路
３４ 逆止弁
３５ 配管
３５Ａ コンプレッサ側配管
３５Ｂ タービン側配管
３５Ｃ 接続配管
３６ ドレン配管
３７ スラスト軸受
４ コンプレッサハウジング
４１ 外周面
４２ 吸気入口
４３ ディフューザ
４４ コンプレッサ流路
４５ シュラウド部
４６ 吸気出口
５ 軸受ハウジング
５１ 外周面
５２ 第１開口
５３ 放風孔
５４ 接続流路
６ タービンハウジング
６Ａ 入口側ハウジング
６Ｂ 出口側ハウジング
６１ 外周面
６２ 第２開口
６３ ドレン孔
６３Ａ 最下方ドレン孔
６３Ｂ 上方側ドレン孔
６３Ｃ 排出口側ドレン孔
６４ 排気入口
６５ 排気入口側空間
６６ 排気出口
７ コンプレッサ
７１ 正面
７２ 背面
７３ ハブ
７４ 翼
８ タービン
９ ロータ
Ａ 燃焼用気体
Ｅ 排ガス
Ｉ 新気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】