JP7433939B2 - ラジアル排気タービン、過給機、およびラジアル排気タービンの洗浄方法 - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関から導かれた排気ガスにより回転駆動されるラジアル排気タービン、それを備える過給機およびラジアル排気タービンの洗浄方法に関する。

過給機において、動翼や静翼などの燃焼ガスに曝される部分には、煤塵（カーボン）が堆積しやすい。煤塵の堆積を放置し、整備を怠った場合、タービンの回転が不安定となり、過給機効率の悪化や、サージングが発生するおそれがある。しかし、堆積した煤塵は過給機の内部に固着しており、簡単に除去することはできない。

固着した煤塵を除去する方法としては、温水浸洗浄、ブラスト洗浄、粉末状のアルカリ性洗浄剤による洗浄、固形洗浄、水洗浄などが挙げられる。温水浸洗浄、ブラスト洗浄、及び洗浄剤による洗浄は、過給機を停止して洗浄を行う。固形洗浄及び水洗浄は、過給機の運転中に洗浄を行う。現在は、固着した煤塵を除去する方法として、主に固形洗浄が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３－２６４７３６号公報

特許文献１には、クルミ殻等の固形物を舶用ディーゼルエンジンの過給機のタービン入口から投入することにより、過給機のタービン翼に付着する煤を除去することが開示されている。
しかしながら、固形物を過給機のタービン入口に投入するだけでは、過給機の内部の一定範囲しか洗浄することができず、洗浄が不十分な箇所が残ってしまう。特に、排気タービンを固形物により洗浄する場合に、タービンホイールの回転軸回りに配置される特定のノズル翼の一部に煤塵が残ってしまうと、サージングが発生する可能性がある。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、特定のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することが可能なラジアル排気タービン、過給機、およびラジアル排気タービンの洗浄方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るラジアル排気タービンは、軸線に沿って延びるとともに内燃機関から導かれた排気ガスを前記軸線に沿って流通させる導入流路を形成する導入部と、前記導入部に連結されるとともに排気ガスを流通させる渦状の旋回流路を形成するケーシング部と、前記旋回流路から導かれた排気ガスにより回転軸回りに回転駆動されるタービン部と、前記旋回流路に流入した排気ガスを前記タービン部へ導くとともに前記回転軸回りの周方向に沿って複数のノズル翼を配置したノズル部と、を備え、前記導入部は、前記軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って所定粒径を有する固形物を含む固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第１投入部を有し、前記導入流路は、前記軸線に沿って直線状に延びる流路であり、前記旋回流路は、前記導入流路から流入する排気ガスを前記回転軸回りに旋回する旋回軸線に沿って前記ノズル部へ導き、前記第１方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触することなく前記ノズル部へ導かれるように設定されている。

本開示の一態様に係るラジアル排気タービンの洗浄方法は、ラジアル排気タービンの洗浄方法であって、前記排気タービンは、軸線に沿って延びるとともに内燃機関から導かれた排気ガスを前記軸線に沿って流通させる導入流路を形成する導入部と、前記導入部に連結されるとともに排気ガスを流通させる渦状の旋回流路を形成するケーシング部と、前記旋回流路から導かれた排ガスにより回転軸回りに回転駆動されるタービン部と、前記旋回流路に流入した排気ガスを前記タービン部へ導くとともに前記回転軸回りの周方向に沿って複数のノズル翼を配置したノズル部と、を備え、前記導入流路は、前記軸線に沿って直線状に延びる流路であり、前記旋回流路は、前記導入流路から流入する排気ガスを前記回転軸回りに旋回する旋回軸線に沿って前記ノズル部へ導き、前記軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って所定粒径を有する固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第１洗浄工程と、前記軸線方向と交差する第２方向に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第２洗浄工程と、前記軸線方向と交差する第３方向に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第３洗浄工程と、を備え、前記第１方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触することなく前記導入流路から前記旋回流路を経由して前記第１方向の延長線上に存在する前記ノズル部へ導かれるように設定されており、前記第２方向および前記第３方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触してから前記ノズル部へ導かれるように設定されており、前記第２方向と前記軸線方向とがなす角は、前記第３方向と前記軸線方向とがなす角よりも小さい。

本開示によれば、特定のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することが可能なラジアル排気タービン、過給機、およびラジアル排気タービンの洗浄方法を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る舶用ディーゼル機関システムを示す概略構成図である。 図１に示す排気タービンの縦断面図である。 図２に示す排気タービンのＡ－Ａ矢視断面図である。 図３に示す排気タービンのＢ－Ｂ矢視断面図である。 図３に示す排気タービンのＣ－Ｃ矢視断面図である。 排気タービンの洗浄方法を示すフローチャートである。

以下、本開示の一実施形態に係る舶用ディーゼル機関システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る舶用ディーゼル機関システムを示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の舶用ディーゼル機関システム（内燃機関システム）は、ディーゼル機関（内燃機関）４００と、過給機３００と、洗浄装置５００と、を備える。過給機３００は、排気タービン１００と、圧縮機２００と、を備える。

ディーゼル機関４００は、燃料を燃焼させて回転動力を得る機関であり、船舶推進用のプロペラ（図示略）を駆動する主機として用いられる。ディーゼル機関４００は、クランク軸（図示略）とクランク軸に連結される連接棒（図示略）が配置されるクランク室４１０と、ピストン（図示略）が配置される掃気室４２０と、を備える。

ディーゼル機関４００の掃気室４２０には、過給機３００の圧縮機２００で圧縮された空気が燃焼用空気として供給される。掃気室４２０にて燃焼用空気と燃料の燃焼により発生した排ガスは、過給機３００の排気タービン１００に供給される。

過給機３００は、空気を圧縮して圧縮空気を生成し、圧縮空気を燃焼用空気としてディーゼル機関４００の掃気室４２０へ供給する装置である。図１に示すように、過給機３００は、排気タービン１００と、圧縮機２００と、を備える。圧縮機２００は、ロータ軸（回転軸）３１０を介して排気タービン１００に連結されている。

排気タービン１００は、ディーゼル機関４００の掃気室４２０から導かれた排気ガスによりロータ軸３１０が延びる軸線Ｚ回りに回転し、ロータ軸３１０に回転動力を伝達する装置である。排気タービン１００の回転動力は、ロータ軸３１０を介して圧縮機２００に伝達される。圧縮機２００は、ロータ軸３１０回りに回転して圧縮空気を生成し、ディーゼル機関４００の掃気室４２０へ供給する。

洗浄装置５００は、排気タービン１００へ固体洗浄剤を投入し、排気タービン１００の内部に付着した煤塵（カーボン）を除去して洗浄する装置である。洗浄装置５００は、固体洗浄剤を収容する洗浄剤容器５１０と、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体（例えば、圧縮空気）の流量を調整する調整弁５２０と、を備える。

洗浄剤容器５１０が収容する固体洗浄剤は、所定粒径を有する固形物を含むものである。ここで、固形物とは、例えば、胡桃の殻や米など、煤塵と衝突する際に適度な衝撃を与え、かつ排気タービン１００を構成する材料を傷つけにくい適度な硬度を有する材料である。固体洗浄剤は、例えば、異なる粒径を有する複数種類の固形物を含む。固体洗浄剤の粒径は、煤塵が付着したノズル翼に適度な衝撃を与え、かつ、ノズル翼同士の間に詰まらない粒径とする。

洗浄装置５００は、舶用ディーゼル機関システムの運転中の所定タイミングで、調整弁５２０を調整して圧縮気体を洗浄剤容器５１０へ供給し、洗浄剤容器５１０から圧縮気体とともに搬送される固体洗浄剤を、投入配管５３０を介して排気タービン１００へ投入する。洗浄装置５００から排気タービン１００へ供給される固体洗浄剤は、例えば、数ｍ／ｓｅｃ～数十ｍ／ｓｅｃの速度で、排気タービン１００の導入配管１０へ供給される。

次に、排気タービン１００の詳細について、図面を参照して説明する。図２は、図１に示す排気タービン１００の縦断面図である。図３は、図２に示す排気タービン１００のＡ－Ａ矢視断面図である。図２に示すように、排気タービン１００は、導入配管（導入部）１０と、ケーシング部２０と、タービン部３０と、ノズル部４０と、を備える。図２において、符号ＦＤは、ディーゼル機関４００から導かれる排気ガスの流通方向を示す。

導入配管１０は、第１導入流路１１および第２導入流路１２を形成する配管である。第１導入流路１１は、軸線Ｘ１に沿って延びるとともにディーゼル機関４００から導かれた排気ガスを軸線Ｘ１に沿って流通させる流路である。第２導入流路１２は、軸線Ｘ２に沿って延びるとともにディーゼル機関４００から導かれた排気ガスを軸線Ｘ２に沿って流通させる流路である。第１導入流路１１は、軸線Ｘ１に沿って直線状に延びる流路である。第２導入流路１２は、軸線Ｘ２に沿って直線状に延びる流路である。

導入配管１０のケーシング部２０側の端部には、導入配管１０とケーシング部２０とを連結するためのフランジ部１３が形成されている。フランジ部１３をボルトおよびナットからなる締結具（図示略）によりケーシング部２０のフランジ部２３に締結することにより、導入配管１０とケーシング部２０とが連結される。

ケーシング部２０は、導入配管１０に連結されるとともにタービン部３０およびノズル部４０に排気ガスを導く筐体である。ケーシング部２０は、第１旋回流路２１と、第２旋回流路２２と、フランジ部２３と、を有する。ケーシング部２０は、第１旋回流路２１と第２旋回流路２２を形成して、導入配管１０から導かれた排気ガスをノズル部４０およびタービン部３０へ導く。ここでは、ケーシング部２０が第１旋回流路２１および第２旋回流路２２の２つの旋回流路を備えるものとしたが、ケーシング部２０は第１旋回流路２１のみを有するものであってもよい。

第１旋回流路２１は、導入配管１０の第１導入流路１１に連結されるとともに排ガスを流通させる渦状の流路である。第１旋回流路２１は、直線状に延びる軸線Ｘ１に沿って第１導入流路１１から流入する排ガスを、ロータ軸３１０の中心を通る軸線Ｚ回りに旋回する軸線Ｃ１に沿って、軸線Ｚを中心とした反時計回りにノズル部４０へ導く。

図２に示すように、第１旋回流路２１は、軸線Ｚに対して、第２旋回流路２２よりも内周側に配置されている。第１旋回流路２１は、軸線Ｚ回りに円環状に配置されるノズル部４０の半周分の領域（図２に示す軸線Ｚよりも左側の領域）に向けて、排ガスを流入させる。

第２旋回流路２２は、導入配管１０の第２導入流路１２に連結されるとともに排ガスを流通させる渦状の流路である。第２旋回流路２２は、直線状に延びる軸線Ｘ２に沿って第２導入流路１２から流入する排ガスを、ロータ軸３１０の中心を通る軸線Ｚ回りに旋回する軸線Ｃ２に沿って、軸線Ｚを中心とした時計回りにノズル部４０へ導く。

図２に示すように、第２旋回流路２２は、軸線Ｚに対して、第１旋回流路２１よりも外周側に配置されている。第２旋回流路２２は、軸線Ｚ回りに円環状に配置されるノズル部４０の半周分の領域（図２に示す軸線Ｚよりも右側の領域）に向けて、排ガスを流入させる。

タービン部３０は、ケーシング部２０に収容されるとともに第１旋回流路２１および第２旋回流路２２からノズル部４０を介して導かれた排気ガスにより軸線Ｚ回り（ロータ軸３１０回り）に回転駆動される。タービン部３０は、複数のタービン翼３１を有する。

ノズル部４０は、第１旋回流路２１および第２旋回流路２２に流入した排気ガスをタービン部３０へ導くとともに排気ガスの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換する装置である。ノズル部４０は、軸線Ｚ回り（ロータ軸３１０回り）の周方向に沿って等間隔で配置される複数のノズル翼４１と、複数のノズル翼４１が取付けられるノズルリング４２と、を有する。

ノズル部４０は、複数のノズル翼４１とノズルリング４２により仕切られた複数の閉流路を形成する。ノズル部４０は、第１旋回流路２１および第２旋回流路２２よりも流路断面積が狭められた閉流路を通過させて排気ガスの流速を増加させ、流速が増加した排気ガスをタービン部３０に導く。また、ノズル部４０は、タービン部３０へ導かれる排気ガスのベクトル（速度成分）をタービン翼３１に適した方向に調整する。

次に、導入配管１０が備える洗浄剤投入部１４について、詳細に説明する。導入配管１０は、洗浄装置５００から投入配管５３０を介して供給される固体洗浄剤を、第１導入流路１１および第２導入流路１２へ導く洗浄剤投入部１４を備える。図２および図３に示すように、洗浄剤投入部１４は、第１導入流路１１へ固体洗浄剤を投入する第１投入部１４ａ，第２投入部１４ｂ，第３投入部１４ｃと、第２導入流路１２へ固体洗浄剤を投入する第４投入部１４ｄ，第５投入部１４ｅと、を有する。

第１投入部１４ａ，第２投入部１４ｂ，第３投入部１４ｃは、それぞれ直線状に延びる円筒状の管体であり、導入配管１０の第１導入流路１１を形成する部分と一体に形成されている。第１投入部１４ａ，第２投入部１４ｂ，第３投入部１４ｃは、各投入部から固体洗浄剤を投入する場合に投入配管５３０と連結される。第１投入部１４ａ，第２投入部１４ｂ，第３投入部１４ｃは、投入配管５３０と連結されない場合には、封止部材（図示略）により外部と連通しないように封止される。

第１投入部１４ａは、軸線Ｘ１が延びる軸線方向と交差する第１方向Ｄｒ１に沿って固体洗浄剤を第１導入流路１１へ投入する。図２に示すように、第１方向Ｄｒ１は、軸線Ｙ１に沿った直線状に延びる方向である。図２および図３に示すように、軸線Ｙ１は、軸線Ｘ１を通過し、かつ軸線Ｘ１と交差する方向に延びている。図２に示すように、軸線Ｘ１と軸線Ｙ１の双方が通過する平面において、軸線Ｘ１と軸線Ｙ１とがなす角は、θ１となっている。

図２に示すように、第１投入部１４ａが固体洗浄剤を投入する第１方向Ｄｒ１は、軸線Ｙ１の延長線上にノズル部４０のノズル翼４１が配置されるように設定されている。すなわち、第１投入部１４ａが固体洗浄剤を投入する第１方向Ｄｒ１は、第１導入流路１１へ投入される固体洗浄剤がケーシング部２０の内壁に接触することなくノズル翼４１へ直接的に導かれるように設定されている。

第２投入部１４ｂは、軸線Ｘ１が延びる軸線方向と交差する第２方向Ｄｒ２に沿って固体洗浄剤を第１導入流路１１へ投入する。図２に示すように、第２方向Ｄｒ２は、軸線Ｙ２に沿った直線状に延びる方向である。図２および図３に示すように、軸線Ｙ２は、軸線Ｘ１を通過し、かつ軸線Ｘ１と交差する方向に延びている。図２に示すように、軸線Ｘ１と軸線Ｙ２の双方が通過する平面において、軸線Ｘ１と軸線Ｙ２とがなす角は、θ２となっている。θ２は、θ１よりも大きい角度であり、例えば、２５度＜θ２＜６５度の範囲に設定される。θ２は、好ましくは４５度である。

図２に示すように、第２投入部１４ｂが固体洗浄剤を投入する第２方向Ｄｒ２は、軸線Ｙ２の延長線上に第１旋回流路２１が配置されるように設定されている。すなわち、第２投入部１４ｂが固体洗浄剤を投入する第２方向Ｄｒ２は、第１導入流路１１へ投入される固体洗浄剤がケーシング部２０の内壁に接触してからノズル部４０へ導かれるように設定されている。

第３投入部１４ｃは、軸線Ｘ１が延びる軸線方向と交差する第３方向Ｄｒ３に沿って固体洗浄剤を第１導入流路１１へ投入する。図３および図４に示すように、第３方向Ｄｒ３は、軸線Ｙ３に沿った直線状に延びる方向である。図３および図４に示すように、軸線Ｙ３は、軸線Ｘ１を通過し、かつ軸線Ｘ１と交差する方向に延びている。図４に示すように、軸線Ｘ１と軸線Ｙ３の双方が通過する平面において、軸線Ｘ１と軸線Ｙ３とがなす角は、θ３となっている。θ３は、θ１よりも大きく、かつθ２よりも大きい角度であり、例えば、７０度＜θ３＜１１０度の範囲に設定される。θ３は、好ましくは９０度である。

図３および図４に示すように、第３投入部１４ｃが固体洗浄剤を投入する第３方向Ｄｒ３は、軸線Ｙ３の延長線上に第１導入流路１１が配置されるように設定されている。すなわち、第３投入部１４ｃが固体洗浄剤を投入する第３方向Ｄｒ３は、第１導入流路１１へ投入される固体洗浄剤が導入配管１０およびケーシング部２０の内壁に接触してからノズル部４０へ導かれるように設定されている。θ３を９０度に設定した場合、第３投入部１４ｃから第１導入流路１１へ投入される固体洗浄剤の流れは、軸線Ｘ１に沿った速度成分を持たないが、排気ガスの流れによって軸線Ｘ１に沿った速度成分を付与される。

第４投入部１４ｄ，第５投入部１４ｅは、それぞれ直線状に延びる円筒状の管体であり、導入配管１０の第２導入流路１２を形成する部分と一体に形成されている。第４投入部１４ｄ，第５投入部１４ｅは、各投入部から固体洗浄剤を投入する場合に投入配管５３０と連結される。第４投入部１４ｄ，第５投入部１４ｅは、投入配管５３０と連結されない場合には、封止部材（図示略）により外部と連通しないように封止される。

第４投入部１４ｄは、軸線Ｘ２が延びる軸線方向と交差する第４方向Ｄｒ４に沿って固体洗浄剤を第２導入流路１２へ投入する。図２に示すように、第４方向Ｄｒ４は、軸線Ｙ４に沿った直線状に延びる方向である。図２および図３に示すように、軸線Ｙ４は、軸線Ｘ２を通過し、かつ軸線Ｘ２と交差する方向に延びている。図２に示すように、軸線Ｘ２と軸線Ｙ４の双方が通過する平面において、軸線Ｘ２と軸線Ｙ４とがなす角は、θ４となっている。θ４は、θ１よりも大きい角度であり、例えば、２５度＜θ４＜６５度の範囲に設定される。θ４は、好ましくは４５度である。

図２に示すように、第４投入部１４ｄが固体洗浄剤を投入する第４方向Ｄｒ４は、軸線Ｙ４の延長線上に第２旋回流路２２が配置されるように設定されている。すなわち、第４投入部１４ｄが固体洗浄剤を投入する第４方向Ｄｒ４は、第２導入流路１２へ投入される固体洗浄剤がケーシング部２０の内壁に接触してからノズル部４０へ導かれるように設定されている。

第５投入部１４ｅは、軸線Ｘ２が延びる軸線方向と交差する第５方向Ｄｒ５に沿って固体洗浄剤を第２導入流路１２へ投入する。図３および図５に示すように、第５方向Ｄｒ５は、軸線Ｙ５に沿った直線状に延びる方向である。図３および図５に示すように、軸線Ｙ５は、軸線Ｘ２を通過し、かつ軸線Ｘ２と交差する方向に延びている。図５に示すように、軸線Ｘ２と軸線Ｙ５の双方が通過する平面において、軸線Ｘ２と軸線Ｙ５とがなす角は、θ５となっている。θ５は、θ１よりも大きく、かつθ４よりも大きい角度であり、例えば、７０度＜θ５＜１１０度の範囲に設定される。θ５は、好ましくは９０度である。

図３および図５に示すように、第５投入部１４ｅが固体洗浄剤を投入する第５方向Ｄｒ５は、軸線Ｙ５の延長線上に第２導入流路１２が配置されるように設定されている。すなわち、第５投入部１４ｅが固体洗浄剤を投入する第５方向Ｄｒ５は、第２導入流路１２へ投入される固体洗浄剤が導入配管１０およびケーシング部２０の内壁に接触してからノズル部４０へ導かれるように設定されている。θ５を９０度に設定した場合、第５投入部１４ｅから第２導入流路１２へ投入される固体洗浄剤の流れは、軸線Ｘ２に沿った速度成分を持たないが、排気ガスの流れによって軸線Ｘ２に沿った速度成分を付与される。

次に、本実施形態の排気タービン１００の洗浄方法について、図面を参照して説明する。図６は、本実施形態の排気タービン１００の洗浄方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１で、操作者は、投入配管５３０の端部を第１投入部１４ａに接続し、第２投入部１４ｂ，第３投入部１４ｃ，第４投入部１４ｄ，第５投入部１４ｅを封止部材（図示しないバルブ等）により封止する。その後、操作者は、第１投入部１４ａから第１方向Ｄｒ１に沿って固体洗浄剤を第１導入流路１１へ投入するように、調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体の供給量を調整する。

洗浄装置５００は、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体により固体洗浄剤を搬送し、投入配管５３０を介して固体洗浄剤を第１投入部１４ａへ導く。第１投入部１４ａは、投入配管５３０から導かれた固体洗浄剤を第１方向Ｄｒ１に沿って第１導入流路１１へ投入する。

操作者は、第１投入部１４ａへの固体洗浄剤の供給を所定時間継続した後に、第１投入部１４ａを封止部材により封止する。その後、調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０への圧縮気体の供給を停止させる。操作者は、圧縮気体の供給が停止された後に、投入配管５３０の端部を第１投入部１４ａから切り離す。

ステップＳ１０２で、操作者は、投入配管５３０の端部を第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄに接続し、第１投入部１４ａ，第３投入部１４ｃ，第５投入部１４ｅを封止部材により封止する。その後、操作者は、第２投入部１４ｂから第２方向Ｄｒ２に沿って固体洗浄剤を第１導入流路１１へ投入し、かつ第４投入部１４ｄから第４方向Ｄｒ４に沿って固体洗浄剤を第２導入流路１２へ投入するように、調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体の供給量を調整する。

洗浄装置５００は、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体により固体洗浄剤を搬送し、投入配管５３０を介して固体洗浄剤を第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄへ導く。第２投入部１４ｂは、投入配管５３０から導かれた固体洗浄剤を第２方向Ｄｒ２に沿って第１導入流路１１へ投入する。第４投入部１４ｄは、投入配管５３０から導かれた固体洗浄剤を第４方向Ｄｒ４に沿って第２導入流路１２へ投入する。

操作者は、第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄへの固体洗浄剤の供給を所定時間継続した後に、第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄを封止部材により封止する。その後、調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０への圧縮気体の供給を停止させる。操作者は、圧縮気体の供給が停止された後に、投入配管５３０の端部を第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄから切り離す。

ステップＳ１０３で、操作者は、投入配管５３０の端部を第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅに接続し、第１投入部１４ａ，第２投入部１４ｂ，第４投入部１４ｄを封止部材により封止する。その後、操作者は、第３投入部１４ｃから第３方向Ｄｒ３に沿って固体洗浄剤を第１導入流路１１へ投入し、かつ第５投入部１４ｅから第５方向Ｄｒ５に沿って固体洗浄剤を第２導入流路１２へ投入するように、調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体の供給量を調整する。

洗浄装置５００は、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体により固体洗浄剤を搬送し、投入配管５３０を介して固体洗浄剤を第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅへ導く。第３投入部１４ｃは、投入配管５３０から導かれた固体洗浄剤を第３方向Ｄｒ３に沿って第１導入流路１１へ投入する。第５投入部１４ｅは、投入配管５３０から導かれた固体洗浄剤を第５方向Ｄｒ５に沿って第２導入流路１２へ投入する。

操作者は、第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅへの固体洗浄剤の供給を所定時間継続した後に、第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅを封止部材により封止する。その後、調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０への圧縮気体の供給を停止させる。操作者は、圧縮気体の供給が停止された後に、投入配管５３０の端部を第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅから切り離す。

以上の排気タービン１００の洗浄方法において、第１投入部１４ａにより固体洗浄剤を投入する第１洗浄工程（Ｓ１０１）と、第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄにより固体洗浄剤を投入する第２洗浄工程（Ｓ１０２）と、第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅにより固体洗浄剤を投入する第３洗浄工程（Ｓ１０３）とは、互いに独立したタイミングで実行される。すなわち、第１投入部１４ａによる固体洗浄剤の投入と、第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄによる固体洗浄剤の投入と、第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅによる固体洗浄剤の投入は、同時には行われない。

これは、複数の洗浄工程を同時に実行すると、導入配管１０へ導かれる固体洗浄剤を含む圧縮気体の圧力損失が大きくなり、あるいは各洗浄工程で導入配管１０へ投入される固体洗浄剤同士が干渉し、固体洗浄剤がノズル部４０のノズル翼４１へ適切に到達しなくなるおそれがあるからである。

以上の説明においては、操作者が調整弁５２０を調整して、圧縮気体供給源６００から洗浄剤容器５１０へ供給される圧縮気体の供給量を調整するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、制御装置（図示略）が、調整弁５２０へ制御指令を送信することにより、図６に示す各処理を実行するようにしてもよい。

また、以上の説明においては、第１投入部１４ａにより固体洗浄剤を投入する第１洗浄工程（Ｓ１０１）と、第２投入部１４ｂおよび第４投入部１４ｄにより固体洗浄剤を投入する第２洗浄工程（Ｓ１０２）と、第３投入部１４ｃおよび第５投入部１４ｅにより固体洗浄剤を投入する第３洗浄工程（Ｓ１０３）とを、これらの順で実行するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第２洗浄工程、第１洗浄工程、第３洗浄工程の順など、第１洗浄工程、第２洗浄工程、および第３洗浄工程は、任意の順序で実行するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の排気タービン１００が奏する作用および効果について説明する。
本開示に係る排気タービン１００によれば、ディーゼル機関４００から導かれた排気ガスは、導入配管１０に形成される第１導入流路１１を軸線Ｘ１に沿って流通し、導入配管１０に連結されるケーシング部２０の内壁が形成する第１旋回流路２１に沿って流通し、ノズル部４０を通過して増速してからタービン部３０へ導かれる。導入配管１０が有する第１投入部１４ａは、軸線Ｘ１が延びる軸線方向と交差する第１方向Ｄｒ１に沿って固体洗浄剤を投入する。第１投入部１４ａが固体洗浄剤を投入する第１方向Ｄｒ１は、固体洗浄剤がケーシング部２０の内壁に接触することなくノズル部４０へ導かれるように設定されている。そのため、第１方向Ｄｒ１に沿って第１導入流路１１へ投入された固体洗浄剤が、第１方向Ｄｒ１の延長線上に存在するノズル部４０のノズル翼４１に直接的に衝突し、特定のノズル翼４１に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

また、本開示に係る排気タービン１００によれば、第２方向Ｄｒ２に沿って第１導入流路１１へ投入される固体洗浄剤がケーシング部２０の内壁に接触して進行方向を変化させながら第１旋回流路２１を進む。そのため、第２投入部１４ｂから投入される洗浄剤は、主に、第１投入部１４ａから投入される固体洗浄剤が衝突するノズル翼４１とは異なる他のノズル翼４１へ衝突し、他のノズル翼４１に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

また、本開示に係る排気タービン１００によれば、第３方向Ｄｒ３に沿って第１導入流路１１へ投入される固体洗浄剤がケーシング部２０の内壁に接触して進行方向を変化させながら第１旋回流路２１を進む。そのため、第３投入部１４ｃから投入される洗浄剤は、主に、第１投入部１４ａから投入される固体洗浄剤が衝突するノズル翼４１とは異なる他のノズル翼４１へ衝突し、他のノズル翼４１に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

また、本開示に係る排気タービン１００によれば、第２方向Ｄｒ２と軸線Ｘ１方向とがなす角θ２は、第３方向Ｄｒ３と軸線Ｘ１方向とがなす角θ３よりも小さい。そのため、第２投入部１４ｂから投入される固体洗浄剤の主流がノズル部４０を通過する軸線Ｚ回りの位置と、第３投入部１４ｃから投入される固体洗浄剤の主流がノズル部４０を通過する軸線Ｚ回りの位置とが、異なった位置となる。よって、第２投入部１４ｂから投入される固体洗浄剤と、第３投入部１４ｃから投入される固体洗浄剤とで、ノズル部４０の軸線Ｚ回りの異なる位置のノズル翼４１を洗浄することができる。

本開示に係る排気タービン１００によれば、固体洗浄剤が異なる粒径を有する複数種類の固形物を含み、第１投入部１４ａ，第２投入部１４ｂ，第３投入部１４ｃから第１導入流路１１へ投入された固体洗浄剤が第１旋回流路２１を旋回する際に複数種類の固形物にかかる遠心力が異なったものとなる。そのため、同一の粒径の固形物のみが固体洗浄剤に含まれる場合に比べ、固体洗浄剤をノズル部４０の軸線Ｚ回りの広い領域に分散させ、多くのノズル翼４１を洗浄することができる。

以上説明した各実施形態に記載の排気タービン（１００）は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る排気タービン（１００）は、軸線（Ｘ１）に沿って延びるとともに内燃機関（４００）から導かれた排気ガスを前記軸線（Ｘ１）に沿って流通させる導入流路（１１）を形成する導入部（１０）と、前記導入部（１０）に連結されるとともに排気ガスを流通させる渦状の旋回流路（２１）を形成するケーシング部（２０）と、前記旋回流路（２１）から導かれた排気ガスにより回転軸（３１０）回りに回転駆動されるタービン部（３０）と、前記旋回流路（２１）に流入した排気ガスを前記タービン部（３０）へ導くとともに前記回転軸（３１０）回りの周方向に沿って複数のノズル翼（４１）を配置したノズル部（４０）と、を備え、前記導入部（１０）は、前記軸線（Ｘ１）が延びる軸線方向と交差する第１方向（Ｄｒ１）に沿って所定粒径を有する固体洗浄剤を前記導入流路（１１）へ投入する第１投入部（１４ａ）を有し、前記第１方向（Ｄｒ１）は、前記導入流路（１１）へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部（２０）の内壁に接触することなく前記ノズル部（４０）へ導かれるように設定されている。

本開示に係る排気タービンによれば、内燃機関から導入流路に導かれた排気ガスは、導入部に形成される導入流路を軸線に沿って流通し、導入部に連結されるケーシング部が形成する旋回流路に沿って流通し、ノズル部を通過して増速してからタービン部へ導かれる。導入部が有する第１投入部は、軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って固体洗浄剤を投入する。第１投入部が固体洗浄剤を投入する第１方向は、固体洗浄剤がケーシング部の内壁に接触することなくノズル部へ導かれるように設定されている。そのため、第１方向に沿って導入流路へ投入された固体洗浄剤が、第１方向の延長線上に存在するノズル部のノズル翼に直接的に衝突し、特定のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

本開示に係る排気タービンにおいて、前記導入部（１０）は、前記軸線（Ｘ１）が延びる軸線方向と交差する第２方向（Ｄｒ２）に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路（１１）へ投入する第２投入部（１４ｂ）を有し、前記第２方向（Ｄｒ２）は、前記導入流路（１１）へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部（２０）の内壁に接触してから前記ノズル部（４０）へ導かれるように設定されている。

本開示に係る排気タービンによれば、第２方向に沿って導入流路へ投入される固体洗浄剤がケーシング部の内壁に接触して進行方向を変化させながら旋回流路を進む。そのため、第２投入部から投入される洗浄剤は、第１投入部から投入される固体洗浄剤が衝突するノズル翼とは異なる他のノズル翼へ衝突し、他のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

本開示に係る排気タービンにおいて、前記導入部（１０）は、前記軸線（Ｘ１）が延びる軸線方向と交差する第３方向（Ｄｒ３）に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路（１１）へ投入する第３投入部（１４ｃ）を有し、前記第３方向（Ｄｒ３）は、前記導入流路（１１）へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部（２０）の内壁に接触してから前記ノズル部（４０）へ導かれるように設定されており、前記第２方向（Ｄｒ２）と前記軸線方向とがなす角（θ２）は、前記第３方向（Ｄｒ３）と前記軸線方向とがなす角（θ３）よりも小さい。

本開示に係る排気タービンによれば、第３方向に沿って導入流路へ投入される固体洗浄剤がケーシング部の内壁に接触して進行方向を変化させながら旋回流路を進む。そのため、第３投入部から投入される洗浄剤は、第１投入部から投入される固体洗浄剤が衝突するノズル翼とは異なる他のノズル翼へ衝突し、他のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

また、本開示に係る排気タービンによれば、第２方向と軸線方向とがなす角は、第３方向と軸線方向とがなす角よりも小さい。そのため、第２投入部から投入される固体洗浄剤の主流がノズル部を通過する回転軸回りの位置と、第３投入部から投入される固体洗浄剤の主流がノズル部を通過する回転軸回りの位置とが、異なった位置となる。よって、第２投入部から投入される固体洗浄剤と、第３投入部から投入される固体洗浄剤とで、ノズル部の回転軸回りの異なる位置のノズル翼を洗浄することができる。

本開示に係る排気タービンにおいて、前記固体洗浄剤は、異なる粒径を有する複数種類の前記固形物を含む。
本開示に係る排気タービンによれば、固体洗浄剤が異なる粒径を有する複数種類の固形物を含み、投入部から導入流路へ投入された固体洗浄剤が旋回流路を旋回する際に複数種類の固形物にかかる遠心力が異なったものとなる。そのため、同一の粒径の固形物のみが固体洗浄剤に含まれる場合に比べ、固体洗浄剤をノズル部の回転軸回りの広い領域に分散させ、多くのノズル翼を洗浄することができる。

以上説明した実施形態に記載の過給機（３００）は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る過給機は、上記のいずれかに記載の排気タービン（１００）と、回転軸を介して前記排気タービン（１００）に連結されるとともに前記回転軸（３１０）回りに回転して圧縮空気を生成し、内燃機関（４００）へ供給する圧縮機（２００）と、を備える。

本開示に係る過給機によれば、過給機が備える排気タービンにおいて、内燃機関から導入流路に導かれた排気ガスは、導入部に形成される導入流路を軸線に沿って流通し、導入部に連結されるケーシング部が形成する旋回流路に沿って流通し、ノズル部を通過して増速してからタービン部へ導かれる。導入部が有する第１投入部は、軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って固体洗浄剤を投入する。第１投入部が固体洗浄剤を投入する第１方向は、固体洗浄剤がケーシング部に接触することなくノズル部へ導かれるように設定されている。そのため、第１方向に沿って導入流路へ投入された固体洗浄剤が、第１方向の延長線上に存在するノズル部のノズル翼に直接的に衝突し、特定のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

以上説明した実施形態に記載の排気タービンの洗浄方法は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る排気タービンの洗浄方法は、前記排気タービン（１００）が、軸線（Ｘ１）に沿って延びるとともに内燃機関（４００）から導かれた排気ガスを前記軸線（Ｘ１）に沿って流通させる導入流路（１１）を形成する導入部（１０）と、前記導入部（１０）に連結されるとともに排気ガスを流通させる渦状の旋回流路（２１）を形成するケーシング部（２０）と、前記ケーシング部（２０）に収容されるとともに前記旋回流路（２１）から導かれた排ガスにより回転軸（３１０）回りに回転駆動されるタービン部（３０）と、前記旋回流路（２１）に流入した排気ガスを前記タービン部（３０）へ導くとともに前記回転軸（３１０）回りの周方向に沿って複数のノズル翼（４１）を配置したノズル部（４０）と、を備え、前記軸線（Ｘ１）が延びる軸線方向と交差する第１方向（Ｄｒ１）に沿って所定粒径を有する固体洗浄剤を前記導入流路（１１）へ投入する第１洗浄工程（Ｓ１０１）と、前記軸線（Ｘ１）が延びる軸線方向と交差する第２方向（Ｄｒ２）に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路（１１）へ投入する第２洗浄工程（Ｓ１０２）と、前記軸線（Ｘ１）が延びる軸線方向と交差する第３方向（Ｄｒ３）に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路（１１）へ投入する第３洗浄工程（Ｓ１０３）と、を備え、前記第１方向（Ｄｒ１）は、前記導入流路（１１）へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部（２０）に接触することなく前記ノズル部（４０）へ導かれるように設定されており、前記第２方向（Ｄｒ２）および前記第３方向（Ｄｒ３）は、前記導入流路（１１）へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部（２０）に接触してから前記ノズル部（４０）へ導かれるように設定されており、前記第２方向（Ｄｒ２）と前記軸線方向とがなす角（θ２）は、前記第３方向（Ｄｒ３）と前記軸線方向とがなす角（θ３）よりも小さい。

本開示に係る排気タービンの洗浄方法によれば、内燃機関から導入流路に導かれた排気ガスは、導入部に形成される導入流路を軸線に沿って流通し、導入部に連結されるケーシング部が形成する旋回流路に沿って流通し、ノズル部を通過して増速してからタービン部へ導かれる。第１洗浄工程は、軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って固体洗浄剤を投入する。第１洗浄工程が固体洗浄剤を投入する第１方向は、固体洗浄剤がケーシング部に接触することなくノズル部へ導かれるように設定されている。そのため、第１方向に沿って導入流路へ投入された固体洗浄剤が、第１方向の延長線上に存在するノズル部のノズル翼に直接的に衝突し、特定のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

また、本開示に係る排気タービンの洗浄方法によれば、第２方向に沿って導入流路へ投入される固体洗浄剤がケーシング部に接触して進行方向を変化させながら旋回流路を進む。そのため、第２洗浄工程で投入される洗浄剤は、第１投入工程で投入される固体洗浄剤が衝突するノズル翼とは異なる他のノズル翼へ衝突し、他のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。また、第３方向に沿って導入流路へ投入される固体洗浄剤がケーシング部に接触して進行方向を変化させながら旋回流路を進む。そのため、第３洗浄工程で投入される洗浄剤は、第１投入工程で投入される固体洗浄剤が衝突するノズル翼とは異なる他のノズル翼へ衝突し、他のノズル翼に付着した煤を固形物により洗浄することができる。

また、本開示に係る排気タービンの洗浄方法によれば、第２方向と軸線方向とがなす角は、第３方向と軸線方向とがなす角よりも小さい。そのため、第２洗浄工程で投入される固体洗浄剤の主流がノズル部を通過する回転軸回りの位置と、第３洗浄工程で投入される固体洗浄剤の主流がノズル部を通過する回転軸回りの位置とが、異なった位置となる。よって、第２洗浄工程で投入される固体洗浄剤と、第３洗浄工程で投入される固体洗浄剤とで、ノズル部の回転軸回りの異なる位置のノズル翼を洗浄することができる。

本開示に係る排気タービンの洗浄方法において、前記第１洗浄工程、前記第２洗浄工程、および前記第３洗浄工程は、互いに独立したタイミングで実行される。
本開示に係る排気タービンの洗浄方法によれば、第１洗浄工程による固体洗浄剤の投入と、第２洗浄工程による固体洗浄剤の投入と、第３洗浄工程による固体洗浄剤の投入は、同時には行われない。そのため、導入部へ導かれる固体洗浄剤を含む気体の圧力損失が大きくなり、あるいは導入部へ投入される固体洗浄剤同士が干渉し、固体洗浄剤がノズル部のノズル翼へ適切に到達しなくなることを抑制することができる。

１０ 導入配管（導入部）
１１ 第１導入流路
１２ 第２導入流路
１４ 洗浄剤投入部
１４ａ 第１投入部
１４ｂ 第２投入部
１４ｃ 第３投入部
１４ｄ 第４投入部
１４ｅ 第５投入部
２０ ケーシング部
２１ 第１旋回流路
２２ 第２旋回流路
３０ タービン部
４０ ノズル部
４１ ノズル翼
４２ ノズルリング
１００ 排気タービン
２００ 圧縮機
３００ 過給機
３１０ ロータ軸（回転軸）
４００ ディーゼル機関（内燃機関）
５００ 洗浄装置
５１０ 洗浄剤容器
５２０ 調整弁
５３０ 投入配管
６００ 圧縮気体供給源
Ｄｒ１ 第１方向
Ｄｒ２ 第２方向
Ｄｒ３ 第３方向
Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５，Ｚ 軸線

Claims (7)

1. 軸線に沿って延びるとともに内燃機関から導かれた排気ガスを前記軸線に沿って流通させる導入流路を形成する導入部と、
   前記導入部に連結されるとともに排気ガスを流通させる渦状の旋回流路を形成するケーシング部と、
   前記旋回流路から導かれた排気ガスにより回転軸回りに回転駆動されるタービン部と、
   前記旋回流路に流入した排気ガスを前記タービン部へ導くとともに前記回転軸回りの周方向に沿って複数のノズル翼を配置したノズル部と、を備え、
   前記導入部は、前記軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って所定粒径を有する固形物を含む固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第１投入部を有し、
   前記導入流路は、前記軸線に沿って直線状に延びる流路であり、
   前記旋回流路は、前記導入流路から流入する排気ガスを前記回転軸回りに旋回する旋回軸線に沿って前記ノズル部へ導き、
   前記第１方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触することなく前記導入流路から前記旋回流路を経由して前記第１方向の延長線上に存在する前記ノズル部へ導かれるように設定されているラジアル排気タービン。
2. 前記導入部は、前記軸線方向と交差する第２方向に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第２投入部を有し、
   前記第２方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触してから前記ノズル部へ導かれるように設定されている請求項１に記載のラジアル排気タービン。
3. 前記導入部は、前記軸線方向と交差する第３方向に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第３投入部を有し、
   前記第３方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触してから前記ノズル部へ導かれるように設定されており、
   前記第２方向と前記軸線方向とがなす角は、前記第３方向と前記軸線方向とがなす角よりも小さい請求項２に記載のラジアル排気タービン。
4. 前記固体洗浄剤は、異なる粒径を有する複数種類の前記固形物を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のラジアル排気タービン。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のラジアル排気タービンと、
   回転軸を介して前記ラジアル排気タービンに連結されるとともに前記回転軸回りに回転して圧縮空気を生成し、内燃機関へ供給する圧縮機と、を備える過給機。
6. ラジアル排気タービンの洗浄方法であって、
   前記ラジアル排気タービンは、
   軸線に沿って延びるとともに内燃機関から導かれた排気ガスを前記軸線に沿って流通させる導入流路を形成する導入部と、
   前記導入部に連結されるとともに排気ガスを流通させる渦状の旋回流路を形成するケーシング部と、
   前記旋回流路から導かれた排ガスにより回転軸回りに回転駆動されるタービン部と、
   前記旋回流路に流入した排気ガスを前記タービン部へ導くとともに前記回転軸回りの周方向に沿って複数のノズル翼を配置したノズル部と、を備え、
   前記導入流路は、前記軸線に沿って直線状に延びる流路であり、
   前記旋回流路は、前記導入流路から流入する排気ガスを前記回転軸回りに旋回する旋回軸線に沿って前記ノズル部へ導き、
   前記軸線が延びる軸線方向と交差する第１方向に沿って所定粒径を有する固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第１洗浄工程と、
   前記軸線方向と交差する第２方向に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第２洗浄工程と、
   前記軸線方向と交差する第３方向に沿って前記固体洗浄剤を前記導入流路へ投入する第３洗浄工程と、を備え、
   前記第１方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触することなく前記導入流路から前記旋回流路を経由して前記第１方向の延長線上に存在する前記ノズル部へ導かれるように設定されており、
   前記第２方向および前記第３方向は、前記導入流路へ投入される前記固体洗浄剤が前記ケーシング部の内壁に接触してから前記ノズル部へ導かれるように設定されており、
   前記第２方向と前記軸線方向とがなす角は、前記第３方向と前記軸線方向とがなす角よりも小さいラジアル排気タービンの洗浄方法。
7. 前記第１洗浄工程、前記第２洗浄工程、および前記第３洗浄工程は、互いに独立したタイミングで実行される請求項６に記載のラジアル排気タービンの洗浄方法。

Images