JPH08312363A - 排気タービン過給機の洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の出力を下げずに通常運転させた状態
で、容易に効率よく過給機内部の洗浄を行う。 【構成】 水蒸気管８より分岐されて接続され、かつ排
気タービン過給機１の排気流入口４に近接した排気管５
に開口して接続されて排気管５内に水蒸気を供給する供
給管７と、排気管５と供給管７との接続部分に近接した
供給管７の中途に配設される絞り装置１２と、排気管５
と供給管７との接続部分と絞り装置１２との間の供給管
７に配設される注入バルブ２３と、を具備しているとと
もに、弁体１０ｄにリーク孔１１を有する開閉バルブ１
０が供給管７と水蒸気管８との接続部分に近接した供給
管７に配設され、かつ開閉バルブ１０と絞り装置１２と
の間の一部をフレキシブルホース９とした構成としてい
る。また、絞り装置１２と注入バルブ２３との間に、界
面活性剤供給装置１４が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に具備される
排気タービン過給機を洗浄する方法及びその洗浄装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関などの内燃機関に併設さ
れている排気タービン過給機は、内燃機関の排気を利用
してタービンを回転させ、その発生動力で圧縮機を駆動
し、この機関の出力増大、効率の向上が図られるもので
ある。

【０００３】ところが、この排気タービン過給機は、タ
ービンを回転させる源がディーゼル機関の排気であるた
めに、特に低質燃料油を使用する機関では、排気中に含
まれるカーボンなどの燃焼生成物が、タービンの表面に
付着してしまい、この過給機及び機関の性能を著しく低
下させる原因となっている。

【０００４】このタービンの付着物を除去するには、定
期的に過給機を分解し、洗浄除去する方法が採用されて
いたが、作業が非常に煩雑であり、工期が長大となるた
めに、容易にかつ短期間に付着物を取り除く方法が望ま
れていた。

【０００５】そこで、従来では、この付着物を取り除く
洗浄方法として、機関及び過給機を低負荷運転とし、こ
れら機関と過給機とを連結する排気管に注水管を接続し
て、過給機内に所定圧力の水を流し込む水による洗浄方
法や、機関及び過給機を常用の７０〜８０％のやや軽い
負荷運転として、これら機関と過給機とを連結する排気
管に噴出管を接続し、過給機内に直径１〜１．５ｍｍの
破砕活性炭や破砕米などの粒体物を３〜５ｋｇ／ｃｍ²
・Ｇの雑用空気とともに噴出・撒布させて、その衝撃に
よる機械的エネルギーにて洗浄を行う方法などを行って
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の洗浄方法では、前者の水を注水することによる
洗浄方法は、ヒートショックによるタービンブレードの
亀裂対策としてタービン入口排気温度を２００〜３００
℃に下げる必要があるため機関の出力を無負荷近くまで
下げなければならないことから、その運転に熟練を必要
とし、また、作業が煩雑であるという欠点を有している
とともに、この水による洗浄方法では、注入した水を排
出しなければならないことから、過給機側にドレン孔を
設けなければならず、かつ、洗浄後に過給機内を乾燥さ
せなければならず、この乾燥のための低負荷運転など時
間を要するという欠点を有している。

【０００７】また、この洗浄方法によれば、機関を低負
荷で運転させて洗浄を行うことから、排気管周辺が高温
にならず２００〜３００℃となるため、注水管をフレキ
シブルパイプにて構成させているが、機関運転時には約
５５０℃の高温に上昇するために、注水管が溶融しない
ように取り外さなければならず、すなわち、洗浄作業時
に注水管を取り付け、機関運転時はこの注水管を取り除
くという煩雑な作業があるという問題を有している。

【０００８】一方、後者の洗浄方法は、噴出させる破砕
活性炭や破砕米などの粒体物の形状や大きさ、硬度、比
重などによって洗浄効果が変化するとともに、これらの
要素が不均等である場合、タービンブレードの先端側を
損傷させてしまうという問題がある。そして、この粒体
物を略均等な大きさに予め形成させるとともに、形状や
硬度、比重などを略均等としなければならないため、容
易に洗浄を行えないという欠点を有している。

【０００９】また、前者，後者ともに機関を運転しなが
らの洗浄であることから、水、又は粒体物と排気とが混
合状態となって過給機内に流入されるが、この混合状態
が均等にならない場合、過給機内部全体では不均等に洗
浄が行われることとなってしまい、タービンの洗浄効果
に偏りが生じてしまうおそれがある。

【００１０】そこで本発明は、上記問題点を解消するた
めに、機関の出力を下げずに通常運転させた状態で、容
易に効率よく過給機内部の洗浄を行うことのできる排気
タービン過給機の洗浄方法及び洗浄装置を提供すること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】次に、上記の目的を達成
するための手段を、実施例に対応する図面を参照して説
明する。この発明の排気タービン過給機の洗浄方法は、
内燃機関に具備される排気タービン過給機１であって、
該内燃機関及び排気タービン過給機１の運転中に、前記
排気タービン過給機１の排気流入口４に接続される排気
管５における前記排気流入口４に近接した位置に接続さ
れている供給管７より、前記排気管５内の排気圧力より
高い圧力に設定された水蒸気を所定時間注入させること
を特徴としている。

【００１２】なお、前記水蒸気には、界面活性剤が添加
されていてもよい。

【００１３】また、この発明の排気タービン過給機の洗
浄装置６は、排気タービン過給機１の排気流入口４に接
続される排気管５における前記排気流入口４に近接した
位置に開口して接続され、前記排気管５内に水蒸気を供
給する供給管７と、前記排気管５と前記供給管７との接
続部分に近接した前記供給管７の中途に配設される絞り
装置１２と、前記排気管５と前記供給管７との接続部分
と前記絞り装置１２との間の前記供給管７に配設される
注入バルブ２３と、を具備したことを特徴としている。

【００１４】また、前記供給管７は、水蒸気管８より分
岐されて接続されているとともに、該供給管７と水蒸気
管８との接続部分に近接した前記供給管７に開閉バルブ
１０が配設され、かつ前記開閉バルブ１０と前記絞り装
置１２との間の一部をフレキシブルホース９とした構成
としてもよい。なお、この開閉バルブ１０は、弁体１０
ｄに貫通した所定寸法のリーク孔１１が形成され、前記
開閉バルブ１０が閉状態であっても、水蒸気が常時供給
管７側へ漏れるように構成される。

【００１５】さらに、前記供給管７における前記絞り装
置１２と前記注入バルブ２３との間には、界面活性剤供
給装置１４が接続されている構成としてもよい。

【００１６】

【作用】内燃機関及び排気タービン過給機１の運転中
に、排気タービン過給機１の排気流入口４に接続される
排気管５における前記排気流入口４に近接した位置に接
続されている供給管７より、絞り装置１２によって前記
排気管５内の排気圧力より高い圧力とされた水蒸気を所
定時間注入させることで、前記過給機１の内部を洗浄す
る。なお、注入される水蒸気には、供給管７に接続され
る界面活性剤供給装置１４より界面活性剤が添加され
る。

【００１７】また、洗浄時以外のときに供給管７に接続
されている開閉バルブ１０を閉鎖しても、この開閉バル
ブ１０の弁体１０ｄに形成されているリーク孔１１によ
り、水蒸気管８からの水蒸気が常時供給管７側及びフレ
キシブルホース９側へ漏れるようになっている。

【００１８】

【実施例】図１は本発明による排気タービン過給機の洗
浄装置の一実施例を示す概略正面図、図２は排気タービ
ン過給機の側断面図、図３は排気タービン過給機の洗浄
装置の一部裁断正面図である。

【００１９】まず、排気タービン過給機１は、図２に示
すように、遠心式ブロワ１Ａと軸流式タービン１Ｂより
構成され、図示しないディーゼル機関などに併設されて
おり、この機関の排気を利用してタービン２を回転駆動
させ、ブロワ１Ａ側のインペラー３を回転させて遠心力
により空気の圧力を高めて送りだすものである。

【００２０】そして、この排気タービン過給機１の軸流
式タービン部１Ｂ側に、本発明の洗浄装置５が配設され
る。

【００２１】この洗浄装置６は、機関の排気が流入する
過給機１の排気流入口４に接続され設けられており、供
給管７と、開閉バルブ１０と、絞り装置１２と、界面活
性剤供給装置１４と、注入バルブと、で大略構成されて
いる。なお、図１に示すように、過給機１には排気流入
口４が２個あり、排気管５が２本接続されて、それぞれ
に供給管７が接続されるようになるが、この供給管７が
中途で分岐形成され、この分岐部分より各排気管５側は
同構成となっているので、一方側のみの説明とする。

【００２２】供給管７は、水蒸気管８より分岐されて接
続されるとともに、この水蒸気管８と、排気タービン過
給機１に接続される排気管５との間にそれぞれを連結す
るように接続され、水蒸気管８から排気管５内へ水蒸気
を流すようになっている。排気管５における供給管７の
接続位置は、過給機１の排気流入口４に近接した位置と
されて排気管５にて開口するようになっている。

【００２３】また、この供給管７は、鋼管などにて構成
されているが、図１及び図３に示すように、水蒸気管８
側の略半部は、可撓性を有するフレキシブルホース９で
構成されている。

【００２４】次に開閉バルブ１０は、玉型弁にて構成さ
れ、供給管７の水蒸気管８との接続部分に近接し、前記
フレキシブルホース９の一端側９ａに位置して、供給管
７に配設されている。この開閉バルブ１０は、図３に示
すように、弁棒１０ａ及びハンドル車１０ｂによって弁
箱１０ｃ内を移動する弁体１０ｄに、直径が１ｍｍ程度
の貫通した微少なリーク孔１１が形成されている。

【００２５】次に絞り装置１２は、供給管７内を流れる
水蒸気の圧力をやや増加させるもので、例えば図４に示
すようなオリフィス板１３で構成されており、フレキシ
ブルホース９の他端側９ｂで排気管５との接続部分に近
接した供給管７の中途位置に設けられている。

【００２６】次に、界面活性剤供給装置１４は、前記絞
り装置１２に近接して、この絞り装置１２の排気管５側
の供給管７に接続され設けられている。この界面活性剤
供給装置１４は、シリンダ１５と、液室１６と、ピスト
ン１９と、自動切換弁と、で大略構成され、増圧シリン
ダを構成するようになっている。

【００２７】シリンダ１５と液室１６とは、連続して一
体に形成されているとともに、シリンダ１５の内径より
液室１６の内径が小径となるように形成されており、液
室１６には、内部に界面活性剤を投入する投入口１７が
側部に配設され、先端略中央に噴出孔１８が設けられ
て、この噴出口１８が供給管７に接続されている。

【００２８】また、ピストン１９は、シリンダ１５内を
移動するピストン部１９ａと、このピストン部１９ａと
一体に形成されるとともに、ピストン部１９ａより小径
に形成され液室１６内を移動するブロック部１９ｂとで
構成されている。

【００２９】自動切換弁２０は、シリンダ１５の基端及
び先端の各ポートにそれぞれ接続される一対の作動管２
１と、液室１６の噴出口１８が接続されている位置より
絞り装置１２に近接した供給管７に接続される導入管２
２とが接続されており、供給管７を流れる水蒸気を導入
管２２にて取り込み、図示しない制御装置などにて弁体
を作動させ一対のうちのいずれかの作動管２１へ水蒸気
を流すことで、シリンダ１５内のピストン１９を往復移
動させるようになっている。

【００３０】なお、この界面活性剤供給装置１４の噴出
口１８に、供給管７内の水蒸気が逆流して進入しないよ
うに逆止弁を設けてもよい。

【００３１】また、注入バルブ２３は、前記開閉バルブ
１０と略同形状の玉型弁よりなり、供給管７と排気管５
との接続部分と、界面活性剤供給装置１４との間の供給
管７に接続されて設けられている。

【００３２】次に、以上のように構成された洗浄装置６
による排気タービン過給機１の洗浄方法について説明す
る。なお、この過給機１の洗浄を行うにあたって、機関
及び過給機１は出力を低下させることなく、通常運転状
態にて洗浄が開始される。

【００３３】まず、注入バルブ２３及び開閉バルブ１０
を開放させ、水蒸気管８より１００℃以上に設定された
水蒸気を供給管７に流入させ、排気管５内へ水蒸気を注
入する。

【００３４】このとき機関から過給機１へ排気管５を流
れる排気ガスの圧力は１．５〜１．８ｋｇ／ｃｍ² とな
っているが、供給管７の中途に設けられている絞り装置
１２により、水蒸気は、この排気ガスの圧力より高い圧
力、例えば２ｋｇ／ｃｍ² とされており、逆流すること
なく、図２に示すように排気管５内に注入される。な
お、この水蒸気の排気に対する注入量は、機関に使用さ
れる燃料油質にて過給機１内の汚染度が異なることか
ら、この燃料油質に応じて可変される。

【００３５】また、水蒸気の注入の開始と同時に、図５
（ａ）の初期状態から、図５（ｂ）のように界面活性剤
供給装置１４が作動し、この装置１４内のピストン１９
の移動によって液室１６内の界面活性剤が供給管７内に
噴出される。

【００３６】噴出された界面活性剤は、供給管７内で水
蒸気と混合し、すなわち、高温で霧状となった薬液とな
って排気管５内に注入する。

【００３７】排気管５内に流入した霧状の薬液は、機関
の排気ガスと混合し、この排気ガスとともに、排気ター
ビン過給機１内に流れ込み、過給機１内面及びタービン
ブレード２ａに付着された燃焼生成物を除去しながら洗
浄する。

【００３８】なお、界面活性剤供給装置１４は、液室１
６内から界面活性剤を噴出したのち、ピストン１９が自
動切換弁の作動にて，図５（ｃ）に示すように後退し、
同時に投入口１７から再び液室１６内に界面活性剤を充
填させる。

【００３９】そして、上記界面活性剤供給装置１４によ
る供給管７内への界面活性剤の供給が繰り返され、水蒸
気は排気管５を介して過給機１内に、所定時間、例えば
５〜１５分間注入されて、洗浄が行われる。

【００４０】なお、排気タービン過給機１内に流入した
水蒸気と排気ガスとの混合気体は、過給機１の排気流出
口（図示せず）より排出される。

【００４１】洗浄終了後は、各バルブ１０，２３を閉
め、水蒸気を排気管７内に流入させないようにするとと
もに、界面活性剤供給装置１４を停止させる。

【００４２】なお、開閉バルブ１０には、リーク孔１１
が形成されていることから、弁体１１ｄを閉鎖状態とさ
せても水蒸気管８から水蒸気が常に供給管７内に流入す
るようになっており、これにより供給管７の温度が水蒸
気の温度に保たれることとなり、排気管５からの高温な
排気熱がフレキシブルホース９へ伝熱するのを防止する
ようになっている。

【００４３】従ってこのように構成された排気タービン
過給機１の洗浄装置６及び洗浄方法では、水蒸気を用い
ることにより、この水蒸気が従来の洗浄方法で用いられ
る水よりも気体に近く、また温度が高く圧力が排気の圧
力よりも高い圧力であることから、機関の運転状態を低
下させずに通常の出力状態で洗浄を行うことが可能とな
り、また、機関が通常の運転状態であり、かつこの水蒸
気と排気ガスとが気体同士であることから偏ることなく
十分に混合されることが可能となり、これにより過給機
１内を偏ることなく隅々まで行き渡り、過給機１内面や
タービンブレード２ａに付着した燃焼生成物がこの水蒸
気によって剥離されて除去でき、十分な洗浄効果を得る
ことができる。

【００４４】また、従来のような破砕活性炭などの粒体
物である固体を用いずに洗浄が行われるので、タービン
ブレード２ａを損傷させることがなく、また予め粒体物
を均等化させるなどの手間がないので、容易に洗浄を行
うことが可能となる。

【００４５】また、従来の洗浄方法で用いられる水や粒
体物など、液体や固体を用いずに、気体状態の水すなわ
ち水蒸気を用いているので、過給機１に液体や固体を排
出させるためのドレン孔を設けなくてよく、また、過給
機１内に残留してしまうおそれがない。

【００４６】さらに、開閉バルブ１０にリーク孔１１を
設けたことにより、この開閉バルブ１０を閉鎖させても
供給管７内に常に水蒸気が流れ込むこととなるので、供
給管７の温度が機関の排気温度によって高温になること
がなく、これにより、供給管７の一部を構成するフレキ
シブルホース９を機関及び過給機１の運転時に取り外さ
なくてもよく、すなわち、このリーク孔１１を形成させ
ることにより、供給管７の一部をフレキシブルホース９
で構成させることができることとなる。

【００４７】また、供給管７の中途に界面活性剤供給装
置１４を設け、水蒸気に界面活性剤を添加させて洗浄を
行うことにより、水蒸気のみによる洗浄よりも、さらに
洗浄効果が向上し、過給機１内部の付着物を確実に除去
させることが可能となる。

【００４８】なお、上述した実施例では、供給管７の一
部をフレキシブルホース９で構成させた例について述べ
たが、全て鋼管などにて構成してもよい。

【００４９】また、上記実施例では、開閉バルブ１０を
接続し、この開閉バルブ１０の弁体１０ｄにリーク孔１
１を穿設させた例について述べたが、このリーク孔１１
を設けない構成としても上記同様の十分な洗浄効果を得
られ、リーク孔１１を設けていない場合では、フレキシ
ブルホース９の着脱を容易とさせる構成とする。

【００５０】さらに、上述した実施例では、界面活性剤
供給装置１４の噴出口１８が単に供給管７に接続されて
いる構成とされているが、この噴出口１８に、界面活性
剤を霧状に噴出させるためのノズルを設けてもよい。こ
の場合、供給管７内の水蒸気と、霧状に噴出された界面
活性剤とが十分に混合されることとなり、洗浄効果がさ
らに向上する。

【００５１】また、上述した実施例では、界面活性剤供
給装置１４の構成を、シリンダ１５とピストン１９とで
構成し、自動切換弁２０にて作動させることにより、界
面活性剤を供給管７内に噴出させる例について述べた
が、この構造に限定されることはなく、例えば、図６に
示すように、排気管５に接続される供給管７の上方に、
界面活性剤が蓄えられる貯留タンク１６’を設け、底部
に注液バルブ２４を介して送出管２５を接続させるとと
もに、この送出管２５を供給管７内に延出するように接
続し、送出管２５の先端側を供給管７内で水蒸気の流れ
の方向に屈曲させて、この送出管２５の先端をノズル２
６とする構成の界面活性剤供給装置１４としてもよい。
この供給装置１４によれば、ノズル２６の開口が供給管
７内の水蒸気の流れの方向と反対の方向とされることか
ら、ノズル２６先端にて負圧が発生することとなり、こ
のノズル２６より自然に界面活性剤が流出する。そし
て、供給管７内にてこの界面活性剤は水蒸気と混合され
ることとなり、上記同様の効果を得ることができる。

【００５２】さらに、上述した実施例の装置では、供給
管７の中途に界面活性剤供給装置１４を設け、水蒸気内
に界面活性剤を混入させて洗浄を行う例について説明し
たが、界面活性剤供給装置１４を設けず、水蒸気のみで
洗浄を行っても十分な効果を得ることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明による排気タ
ービン過給機の洗浄方法は、水蒸気を用いることによ
り、この水蒸気が気体であり、また温度が高く圧力が排
気の圧力よりも高い圧力とされることから、機関の運転
状態を低下させずに通常の出力状態で洗浄を行うことが
可能となるという効果があり、すなわち、過給機の洗浄
を行う際に、容易に洗浄操作へと移行できるという効果
がある。

【００５４】また、水蒸気と排気ガスとが気体同士であ
ることから偏ることなく十分に混合されることが可能と
なるとともに、機関が通常の運転状態とされるので、水
蒸気が過給機内を偏ることなく隅々まで行き渡ることが
可能となり、過給機内面やタービンブレードに付着した
燃焼生成物が、この水蒸気によって剥離されて除去で
き、すなわち、十分な洗浄効果を得ることができる。

【００５５】さらに、従来のような破砕活性炭などの粒
体物である固体ではなく、水蒸気にて洗浄が行われるの
で、タービンブレードを損傷させることがなく、また予
め粒体物を均等化させるなどの手間がないので、容易に
洗浄を行うことができるという効果がある。

【００５６】また、この発明の洗浄方法によれば、従来
の洗浄方法で用いられる水や粒体物など液体や固体を用
いずに気体状態の水蒸気を用いて洗浄を行うことから、
過給機内に残留することなく排気とともに排出されてし
まうので、この過給機にドレン孔を設けなくてもよく、
また、洗浄が終了した後の機関及び過給機の通常運転の
再開をすぐにできるという効果がある。

【００５７】さらに、水蒸気に界面活性剤を添加させた
場合では、水蒸気のみによる洗浄よりもさらに洗浄効果
が向上し、過給機内部の付着物を確実に除去させるとい
う効果がある。

【００５８】また、本発明の排気タービン過給機の洗浄
装置によれば、開閉バルブにリーク孔を設けたことによ
り、洗浄作業後この開閉バルブを閉鎖させても供給管内
に常に水蒸気が流れ込むこととなるので、供給管の温度
が機関の排気温度によって高温になることがなく、これ
により、供給管の一部を構成するフレキシブルホースを
機関及び過給機の運転時に取り外さなくてもよく、すな
わち、このリーク孔が形成されていることにより、供給
管の一部をフレキシブルホースで構成させることがで
き、この洗浄装置が機関の振動などに影響されることが
なくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気タービン過給機の洗浄装置の
一実施例を示す概略正面図

【図２】同実施例による排気タービン過給機の側断面図

【図３】同実施例による排気タービン過給機の洗浄装置
の一部裁断正面図

【図４】同実施例による洗浄装置の絞り装置の断面図

【図５】（ａ）〜（ｃ）同実施例による洗浄装置の界面
活性剤供給装置の動作図

【図６】他の実施例による界面活性剤供給装置の概略正
面図

【符号の説明】

１…排気タービン過給機 ４…排気流入口 ５…排気管 ６…洗浄装置 ７…供給管 ８…水蒸気管 ９…フレキシブルホース １０…開閉バルブ １０ｄ…弁体 １１…リーク孔 １２…絞り装置 １４…界面活性剤供給装置 ２３…注入バルブ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に具備される排気タービン過給
   機であって、該内燃機関及び排気タービン過給機の運転
   中に、前記排気タービン過給機の排気流入口に接続され
   る排気管における前記排気流入口に近接した位置に接続
   されている供給管より、前記排気管内の排気圧力より高
   い圧力に設定された水蒸気を所定時間注入させることを
   特徴とする排気タービン過給機の洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記水蒸気は、界面活性剤が添加される
   ことを特徴とする請求項１記載の排気タービン過給機の
   洗浄方法。
3. 【請求項３】 排気タービン過給機の排気流入口に接続
   される排気管における前記排気流入口に近接した位置に
   開口して接続され、前記排気管内に水蒸気を供給する供
   給管と、 前記排気管と前記供給管との接続部分に近接した前記供
   給管の中途に配設される絞り装置と、 前記排気管と前記供給管との接続部分と前記絞り装置と
   の間の前記供給管に配設される注入バルブと、 を具備したことを特徴とする排気タービン過給機の洗浄
   装置。
4. 【請求項４】 前記供給管は、水蒸気管より分岐されて
   接続されているとともに、該供給管と水蒸気管との接続
   部分に近接した前記供給管に開閉バルブが配設され、か
   つ前記開閉バルブと前記絞り装置との間の一部をフレキ
   シブルホースとしたことを特徴とする請求項３記載の排
   気タービン過給機の洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記開閉バルブは、弁体に貫通した所定
   寸法のリーク孔が形成され、前記開閉バルブが閉状態で
   あっても、水蒸気が常時供給管側へ漏れるようになって
   いることを特徴とする請求項４記載の排気タービン過給
   機の洗浄装置。
6. 【請求項６】 前記供給管における前記絞り装置と前記
   注入バルブとの間には、界面活性剤供給装置が接続され
   ていることを特徴とする請求項３又は４又は５記載の排
   気タービン過給機の洗浄装置。