JP5964378B2

JP5964378B2 - 過給機

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Publication number: JP5964378B2
Application number: JP2014204858A
Authority: JP
Inventors: 平野　雄一郎; 雄一郎平野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2034-10-03
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Description

本開示は、回転中の羽根車の温度上昇を抑制可能な過給機に関する。

排気タービン過給機は内燃機関から排出される排ガスで駆動される排気タービンの動力で遠心圧縮機を回転させ、内燃機関に圧縮空気を送り込む装置である。遠心圧縮機の羽根車で圧縮された空気は高温となり、一部は羽根車の背面側に回り込む。これを防止するため、従来、羽根車の背面と軸受ハウジングの静止壁との間にラビリンスシールなどのシール部材を設けている。
ラビリンスシールの狭隘な流路では、漏れ流れは軸受ハウジングの静止壁と回転する羽根車の背面とによって強いせん断力を受けて加熱され、さらに高温となる。これによって、ラビリンスシールが高温となり、ラビリンスシールの熱が羽根車に伝達し、羽根車の背面温度が上昇する。

羽根車の材料として、低コスト及び良好な切削性から一般にアルミ合金が用いられている。しかし、遠心圧縮機の高圧力比化が進んでいる現状では、羽根車の背面温度が上昇しており、羽根車には回転による遠心力が加わることで、羽根車のクリープ変形が進む懸念がある。

そこで、従来、運転中に羽根車を冷却するための種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、羽根車の背面に配置されるコンプレッサインペラ側シールドプレートの
上部に冷却用潤滑油を吹き付ける手段と、コンプレッサインペラ側シールドプレート背面に形成された冷却空間に冷却用潤滑油を供給する構成とが開示されている。
また、特許文献２には、羽根車の背面に対向する軸受ハウジングの部位に冷却水を流通させる冷却水路を円周方向に設けた構成が開示されている。
さらに、特許文献３には、ラビリンスシールに冷却空気を供給する環状空間を形成した構成が開示されている。

特開２００８−２４８７０６号公報特開２００９−２４３２９９号公報特開２０１２−０８２６８９号公報

特許文献１に開示された吹き付け手段では、排気タービン過給機に供給される冷却用潤滑油の一部がコンプレッサインペラ側シールドプレートの上部に吹き付けられるのみであり、コンプレッサインペラ側シールドプレートの上部を十分に冷却しようとした場合、多量の冷却用潤滑油を排気タービン過給機に供給する必要がある。
また、特許文献２及び３に開示された手段は、軸受ハウジングやラビリンスシールに冷却空間を形成し、かつ該冷却空間に冷却水や冷却空気を供給するための通路を形成する必要がある。そのため、軸受ハウジングやラビリンスシールの形状が複雑になり、排気タービン過給機の製造が高コストとなる問題がある。

本発明の少なくとも一実施形態は、かかる従来技術の課題に鑑み、ヘッドタンクに一時貯留された潤滑油を利用することで、簡易かつ低コストな手段で、羽根車の温度上昇を防止することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
前記ヘッドタンクに貯留された潤滑油と前記ラビリンスシール板との間の熱伝達を促進するように構成された熱伝達促進手段と、
を備える。

前記構成（１）によれば、熱伝達促進手段によってラビリンスシール板とヘッドタンクに貯留された潤滑油との間の熱伝達を促進することができる。ヘッドタンクには一時的に多量の潤滑油が貯留されており、多量の潤滑油を用いてラビリンスシールを冷却することができる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシールの温度上昇を抑制できる。これによって、羽根車の温度上昇を防止し、クリープ進展を抑止できる。
ここで言う「ヘッドタンク」とは、レセス、空隙、通路とは異なり、過給機の軸受などの部位に供給され、これらの被冷却部位を冷却するのに十分な量の潤滑油を貯留可能な容量を有するものである。

また、ヘッドタンクに貯留される潤滑油とラビリンスシール板との間の熱伝達によりラビリンスシール板を冷却するようにしているので、冷却水や冷却空気の通路を設ける必要が無い。このため、簡易且つ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を防止し、クリープ進展を抑止できる。
更に、ヘッドタンクを有している過給機であれば、大幅に設計変更することなく、熱伝達促進手段を容易且つ低コストにて設けることができる。

（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記ラビリンスシール板は前記ヘッドタンクに接するとともに、
前記熱伝達促進手段は、
前記ヘッドタンクの内面に形成された凹凸部によって構成されている。
前記構成（２）によれば、ヘッドタンクの内面に凹凸部を形成することで、ラビリンスシール板が接したヘッドタンクの表面積を拡大し、該壁と潤滑油との間の熱伝達を促進できる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。

（３）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、
前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
前記複数の線状突起は、それぞれ水平方向に沿って延びている。
前記構成（３）によれば、凹凸部が水平方向に延びる線状突起によって形成されており、流下する潤滑油が線状突起に当たり乱流を形成する。これによって、潤滑油が撹拌されるので、撹拌効果によってヘッドタンクの壁と潤滑油との間の熱伝達を促進できる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。

（４）幾つかの実施形態では、前記構成（２）において、
前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
前記複数の線状突起は、それぞれ上下方向に沿って延びている。
前記構成（４）によれば、凹凸部が上下方向に延びる線状突起によって形成されているので、潤滑油は線状突起に沿ってスムーズに流下できるそのため、軸受などへの潤滑油の供給がスムーズに行われる。

（５）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記熱伝達促進手段は、
前記ラビリンスシール板と一体に形成され、前記ヘッドタンクの内部に突出して潤滑油と接する放熱部によって構成されている。
前記構成（５）によれば、ラビリンスシール板と放熱部との間で熱伝導性を高くでき、そのため、ラビリンスシール板と潤滑油との間の熱伝達を促進できる。これによって、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。

（６）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（４）の何れか一つにおいて、
前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
前記熱伝達促進手段は、
前記ヘッドタンクの内部を延びる前記潤滑油供給管の部分に形成され、前記ヘッドタンクの壁に向けて開口した潤滑油供給口によって構成されている。
前記構成（６）によれば、潤滑油供給管からヘッドタンク内に供給される潤滑油は、ラビリンスシール板が接したヘッドタンクの壁に衝突する。この潤滑油の衝突流がヘッドタンクの壁の表面に形成された潤滑油の温度境界層を破壊するため、ヘッドタンクの壁と潤滑油との間の熱伝達が促進される。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を加熱を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する拡大部と、
を備える。

前記構成（７）によれば、前記拡大部に形成された円弧状空間に一時的に貯留された潤滑油とラビリンスシール板との間での熱伝達面積を拡大できるので、潤滑油とラビリンスシール板間の熱伝達を促進できる。そのため、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシール及び羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑止できる。

（８）幾つかの実施形態では、前記構成（７）において、
前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する
前記拡大部は、内部にＣ字形状に延びている円弧状空間が形成されている。
前記構成（８）によれば、拡大部をＣ字形状に延設したことで、潤滑油とラビリンスシール板との間の熱伝達をさらに促進できる。

（９）幾つかの実施形態では、前記構成（７）又は（８）において、
前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
前記潤滑油供給管は、前記拡大部に接続されている。
前記構成（９）によれば、外部から比較的低温の潤滑油が拡大部に供給されるので、潤滑油によるラビリンスシール板の冷却効果を更に高めることができる。

（１０）幾つかの実施形態では、前記構成（７）〜（９）の何れか一つにおいて、
前記軸受ハウジングに形成され、前記拡大部と前記軸受との間に延びる連通路を備えている。
前記構成（１０）によれば、前記連通路を設けたことで、拡大部を流れる潤滑油の流速を常に一定以上に保持できる。そのため、円弧状空間を流れる潤滑油とラビリンスシール板との間の熱伝達を促進でき、ラビリンスシール板の冷却効果を向上できる。

（１１）幾つかの実施形態では、前記構成（７）又は（８）において、
前記拡大部は、前記羽根車の背面に対向する開口を有し、
前記ラビリンスシール板は、前記拡大部の開口を閉塞している。
前記構成（１１）によれば、拡大部が羽根車の背面に対向する開口を有することで、該開口がない場合と比べて拡大部の加工を容易かつ低コスト化できる。
また、ラビリンスシール板が円弧状空間の壁面を形成するため、ラビリンスシール板が潤滑油と直接接触し、ラビリンスシール板と潤滑油との間の熱伝達をさらに促進できる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡易かつ低コストな手段で、ラビリンスシールの温度上昇を抑制できる。そのため、羽根車の温度上昇を抑制でき、羽根車のクリープ進展を抑制できる。

一実施形態に係る排気タービン過給機の斜視図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。図６中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す縦断面図である。図８中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。一実施形態に係る熱伝達促進手段を示す一部拡大断面図である。

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、一つの構成要素を「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。

本発明を舶用排気タービン過給機に適用した一実施形態を図１及び図２基づいて説明する。図１は本実施形態に係る排気タービン過給機１０の全体斜視図である。
図１に示すように、排気タービン過給機１０は、遠心圧縮機１１、軸受部１２及び排気タービン１３で構成されている。
遠心圧縮機１１は、コンプレッサハウジング１４と、ロータ軸１６に固定された状態でコンプレッサハウジング１４内に収容された羽根車１８とを有し、羽根車１８は放射状に設けられた複数の羽根１８ａを有している。
排気タービン１３は、タービンハウジング２０と、ロータ軸１６に固定された状態でタービンハウジング２０内に収容されたタービンディスク２２とを有し、タービンディスク２２には放射状に複数のタービン翼２３が一体に設けられている。

軸受部１２は、軸受ハウジング２４と、軸受ハウジング２４の内部で遠心圧縮機１１側及び排気タービン１３側の２箇所でロータ軸１６を回転自在に支持するラジアル軸受２６と、遠心圧縮機１１側の１箇所でロータ軸１６を支持するスラスト軸受２８とを有している。

コンプレッサハウジング１４は、ロータ軸１６の軸線上に開口する入口開口１４ａと、外周面で接線方向に開口する出口開口を有する出口ケーシング１４ｂを有している。
タービンハウジング２０は、接線方向に開口する入口開口を有する入口ケーシング２０ａと、ロータ軸１６の軸線上に開口する出口開口２０ｂとを有している。
入口ケーシング２０ａの入口開口から流入した排ガスｅはタービンディスク２２及びロータ軸１６を回転させ、出口開口２０ｂから流出する。
ロータ軸１６の回転によって羽根車１８が回転し、羽根車１８の回転によって入口開口１４ａから空気ａが吸引され圧縮されて出口ケーシング１４ｂの出口開口から吐出する。

ロータ軸１６より上方の軸受ハウジング２４の上側の部分に、潤滑油を一時貯留するように構成されたヘッドタンク３０が一体に設けられている。ヘッドタンク３０の上壁には潤滑油供給管３２が接続されている。例えば、排気タービン過給機１０の外部に、内燃機関本体（不図示）及び排気タービン過給機１０に供給する潤滑油を貯留する潤滑油貯槽（不図示）が設けられ、該潤滑油貯槽から給油系統を介して該内燃機関本体及び排気タービン過給機１０に潤滑油が供給される。排気タービン過給機１０に供給される潤滑油は、潤滑油供給管３２を介してヘッドタンク３０に供給され、ヘッドタンク３０に一時貯留される。

ヘッドタンク３０の底部には潤滑油通路３４が接続されている。潤滑油通路３４はラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８を通り、軸受ハウジング２４の底部に形成された油溜り（不図示）に連通している。
ヘッドタンク３０の底壁に形成された開口３０ａ（図２参照）を介して潤滑油通路３４に流下した潤滑油ｒはラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８を通り、これら軸受の潤滑に供した後前記油溜りに流下する。該油溜りに流下した潤滑油は出口配管３６から前記潤滑油貯槽に戻され、その後冷却などの処理をして循環使用される。従って、ヘッドタンク３０に潤滑油ｒが一時的に貯留されるとは、潤滑油ｒが流動している状態も含むものとする。

ヘッドタンク３０は、ラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８などの部位に供給され、これらの被冷却部位を冷却するのに十分な量の潤滑油を貯留可能な容量、例えば、１〜９０リットル（Ｌ）の容量を有している。

次に、図２に基づいて、遠心圧縮機１１及びヘッドタンク３０付近の構成を説明する。
羽根車１８のハブの外周面には複数の羽根１８ａが放射状に突設されている。羽根車１８の回転によって入口開口１４ａから流入した空気ａは、羽根１８ａ間を通過して圧縮された後、羽根１８ａより下流側の流路に設けられたディフューザ翼（不図示）によって減速され、流れの動圧が静圧の上昇に変換される。
こうして高圧となった空気ａは出口ケーシング１４ｂの出口開口から吐出され、燃焼用空気として前記内燃機関本体に供給される。

軸受ハウジング２４は、羽根車１８の背面１８ｂと隙間を存して対向する環状の隔壁を有し、ロータ軸１６は隔壁を貫通している。ヘッドタンク３０は羽根車１８と隣接して配置されており、羽根車１８側のヘッドタンク３０の壁３０ｂは、軸受ハウジング２４の環状の隔壁の一部を構成している。
軸受ハウジング２４の隔壁と羽根車１８の間には、ラビリンスシール４０が配置されている。ラビリンスシール４０は、狭隘なラビリンス流路ｆｃを形成し、軸受ハウジング２４の隔壁と羽根車１８間に流入する漏れ流れを抑制する。

ラビリンスシール４０は、羽根車１８の背面１８ｂの周縁部に配置されたラビリンスフィン４４を有する。ラビリンスフィン４４は、例えば、羽根車１８の背面１８ｂの周縁部に一体に形成され、径方向に相互に離間する複数の環状の突起により構成されている。
また、ラビリンスシール４０は環状のラビリンスシール板４２を有している。ラビリンスシール板４２は、その背面がヘッドタンク３０の壁３０ｂを含む軸受ハウジング２４の隔壁に密着した状態で、軸受ハウジング２４の隔壁に固定されている。
ラビリンスシール板４２には、ラビリンスフィン４６が一体に設けられている。ラビリンスフィン４６は、半径方向に相互に離間する複数の環状の突起によって構成され、ラビリンスフィン４４との間に狭隘なラビリンス流路ｆｃを形成している。

さらに、ラビリンスシール板４２が固定されたヘッドタンク３０の壁３０ｂの内面に、ヘッドタンク３０に一時貯留された潤滑油ｒとの接触面積を拡大するための凹凸部を構成する複数の線状突起４８が形成されている。複数の線状突起４８は、それぞれ水平方向に延び、上下方向に間隔を置いて並列に配置されている。

かかる構成において、ヘッドタンク３０には前記潤滑油貯槽から常温程度の潤滑油ｒが供給され一時的に貯留される。ラビリンス流路ｆｃを通る際に高温となった空気の熱はラビリンスシール板４２及び壁３０ｂを介してヘッドタンク３０に貯留された潤滑油ｒに伝達される。
このとき、壁３０ｂの内面に凹凸部として線状突起４８が形成され、壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の接触面積、換言すれば放熱面積が拡大されているため、壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の熱伝達を促進できる。これによって、ラビリンスシール４０の温度上昇を防止し、羽根車１８の温度上昇を抑制できるので、羽根車１８のクリープ進展を抑制できる。
特に、各線状突起４８は水平方向に沿って配置されているので、ヘッドタンク３０内を流下する潤滑油ｒが線状突起４８に当たり乱流を形成する。これによって、潤滑油ｒが撹拌される。その撹拌効果によって線状突起４８周辺の温度境界層が薄くなり、ヘッドタンク３０の壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の熱伝達を促進できる。

図３は前記実施形態の変形例を示している。この変形例では、壁３０ｂに設けられる複数の線状突起５０は、それぞれ上下方向に延び、水平方向に間隔を置いて並列に配置されている。その他の構成は前記実施形態と同一である。
この変形例によれば、各線状突起５０が上下方向に沿って配置されているので、潤滑油ｒが線状突起５０と接触して両者間の熱伝達が促進されると共に、潤滑油ｒは線状突起５０に沿ってスムーズに流下できるので、潤滑油ｒのラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８への供給がスムーズに行われる。

次に、本発明の別な実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態は、前述の線状突起４８又は５０の代わりに、壁３０ｂを貫通する貫通孔５２が形成され、かつラビリンスシール板４２の背面に、ラビリンスシール板４２と同一材料で一体に形成され、貫通孔５２からヘッドタンク３０の内部に突出した板状の放熱部５４が設けられている。板状の放熱部５４は水平方向に沿って配置されている。なお、壁３０ｂとラビリンスシール板４２の背面とは、貫通孔５２から潤滑油ｒがヘッドタンク３０の外部に漏れないように油密に密着している。その他の構成は前記実施形態と同一である。

本実施形態によれば、ラビリンスシール板４２と放熱部５４とが同一材料で一体に形成されているので、ラビリンスシール板４２と放熱部５４との間での熱伝導性を高くすることができ、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの間の伝熱効果を向上できる。また、放熱部５４はヘッドタンク３０の内部で水平方向に沿って配置されているため、潤滑油ｒが開口３０ａへ流下する際に放熱部５４に当たりながら流下するので、放熱部５４と潤滑油ｒとの間の伝熱効果を向上できる。
なお、放熱部５４の形状及び大きさは適宜決定される。例えば、壁３０ｂに水平方向に延びる複数の貫通孔５２を形成すると共に、放熱部５４を複数の棒材で構成し、貫通孔５２に該複数の棒材を挿入するようにしてもよい。

次に、本発明のさらに別な実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態において、ヘッドタンク３０の内部で、潤滑油供給管３２の先端は壁３０ｂと同一高さとなるまで導設されている。そして、潤滑油供給管３２の先端開口３２ａは壁３０ｂに向かって対向（正対）している。その他の構成は、線状突起４８を形成しない図１に示す実施形態の構成と同一である。
かかる構成において、潤滑油供給管３２から供給される潤滑油ｒは壁３０ｂに吹き付けられる。この潤滑油ｒの衝突流によって、壁３０ｂの表面に形成された潤滑油ｒの温度境界層を薄くすることができるため、壁３０ｂと潤滑油ｒとの間の熱伝達を促進できる。そのため、ラビリンスシール板４２によるラビリンス流路ｆｃを通過する空気の冷却効果を高めることができる。

なお、前記実施形態の変形例として、壁３０ｂに対向配置される潤滑油供給管３２の開口は、必ずしも潤滑油供給管３２の先端に形成される必要はない。例えば、潤滑油供給管３２の側面に１つ又は複数の開口を形成するようにしてもよい。

次に、本発明のさらに別な実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。
図６に示すように、本実施形態に係る排気タービン過給機は、図１に示す排気タービン過給機１０と同様に、遠心圧縮機１１、軸受部１２及び排気タービン１３で構成されている。
遠心圧縮機１１は、コンプレッサハウジング１４と、ロータ軸１６に固定された状態でコンプレッサハウジング１４内に収容された羽根車１８とを有し、羽根車１８は放射状に設けられた複数の羽根１８ａを有している。

ヘッドタンク３０は、軸受ハウジング２４に設けられ、ラジアル軸受２６及びスラスト軸受２８に供給される潤滑油を貯留するように構成されている。ラビリンスシール４０は羽根車１８と軸受ハウジング２４との間に設けられ、羽根車１８の背面１８ｂの周縁部に配置されたラビリンスフィン４４と、ラビリンスフィン４６が一体に形成されたラビリンスシール板４２とで構成されている。即ち、熱伝達促進手段を構成する後述する拡大部以外は、図１の示す実施形態と同一の構成を有している。

本実施形態における前記拡大部は、軸受ハウジング２４とラビリンスシール板４２との間に形成されると共に、内部にラビリンスシール板４２に沿って円弧状に延びる円弧状空間Ｓｒが形成され、円弧状空間Ｓｒの一部がヘッドタンク３０の内部と連通している。円弧状空間Ｓｒはヘッドタンク３０の厚肉の壁３０ｂ及び羽根車１８の背面１８ｂに対向した軸受ハウジング２４の厚肉の隔壁に形成され、ラビリンスシール板４２に沿って円弧状に延在している。

図７に示すように、円弧状空間Ｓｒは、ロータ軸１６との直交断面にてＣ字形状を有しており、潤滑油供給管３２が円弧状空間Ｓｒの一端に連通し、円弧状空間Ｓｒの他端は連通孔５６を介してヘッドタンク３０に連通している。なお、前記実施形態と同様に、環状ラビリンスシール板４２の背面はヘッドタンク３０の壁３０ｂ及び軸受ハウジング２４の隔壁に密着配置されている。

かかる構成において、潤滑油ｒは潤滑油供給管３２から円弧状空間Ｓｒに直接供給される。円弧状空間Ｓｒに供給された潤滑油ｒは円弧状空間Ｓｒを一周し、連通孔５６からヘッドタンク３０に流入する。

本実施形態によれば、ヘッドタンク３０の本体に供給される前の比較的低温の潤滑油ｒを、ヘッドタンク３０の拡大部である円弧状空間Ｓｒに直接供給できるので、潤滑油によるラビリンスシール板４２の冷却効果を更に高めることができる。
また、ラビリンスシール板４２の熱は、実質的に周方向全域で軸受ハウジング２４の隔壁を介して円弧状空間Ｓｒを流れる潤滑油ｒに伝達されるので、壁３０ｂ及び軸受ハウジング２４の隔壁との接触面積を拡大することができる。そのため、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの熱伝達を促進できる。

さらに、潤滑油ｒは潤滑油供給管３２から円弧状空間Ｓｒに流入し、連通孔５６を介してヘッドタンク３０の本体へと流出する。そのため、円弧状空間Ｓｒの潤滑油ｒはヘッドタンク３０内の潤滑油ｒより大きな流速をもっている。これによっても、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの間の熱伝達をさらに促進できる。

次に、本発明のさらに別な実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。
本実施形態は、図６及び図７に示す実施形態と同様に、ヘッドタンク３０の厚肉の壁３０ｂを含む軸受ハウジング２４の隔壁に、Ｃ字形状の円弧状空間Ｓｒが形成されている。また、ヘッドタンク３０の拡大部を構成する円弧状空間Ｓｒの一端が連通孔５６を介してヘッドタンク３０の本体に連通し、円弧状空間Ｓｒの他端は連通路５８を介して潤滑油通路３４に連通している。その他の構成は図６及び図７に示す実施形態と同一である。
本実施形態では、ヘッドタンク３０の本体に供給された潤滑油ｒが、拡大部としての円弧状空間Ｓｒに流入し、円弧状空間Ｓｒをほぼ一周した後、連通路５８を介して潤滑油通路３４に流出される。

本実施形態によれば、ヘッドタンク３０の本体に供給された潤滑油ｒを連通孔５６及び円弧状空間Ｓｒを介して潤滑油通路３４に流出させるようにしているので、円弧状空間Ｓｒを流れる潤滑油の流速を常に一定以上に保持できる。そのため、円弧状空間Ｓｒを流れる潤滑油とラビリンスシール板４２との熱伝達を促進でき、ラビリンスシール板４２の冷却効果を向上することができる。

次に、本発明のさらに別な実施形態を図１０に基づいて説明する。
本実施形態では、円弧状空間Ｓｒはラビリンスシール板４２側に開口する環状開口６０を有している。ラビリンスシール板４２の背面から環状開口６０に嵌合する環状嵌合壁４２ａが突出している。本実施形態では、拡大部が環状嵌合壁４２ａをもって環状開口６０を閉塞している。
即ち、環状嵌合壁４２ａはラビリンスシール板４２の背面に対して段差を有し、該背面に対して全域で同一厚さを有し、かつその表面は平面形状となっている。環状嵌合壁４２ａは環状開口６０に嵌合され、これらの間は油密状態となっている。その他の構成は図６及び図７に示す実施形態と同一である。

本実施形態によれば、円弧状空間Ｓｒは環状開口６０を有しているので、円弧状空間Ｓｒの加工は、環状開口６０がない場合と比べて容易かつ低コスト化できる。
また、円弧状空間Ｓｒに導入された潤滑油ｒにラビリンスシール板４２と一体となった環状嵌合壁４２ａが直接接触するので、ラビリンスシール板４２と潤滑油ｒとの熱伝達を促進できる。

なお、円弧状空間Ｓｒを形成した幾つかの前記実施形態において、円弧状空間Ｓｒは必ずしも周方向全域にわたって延びていなくてもよい。少なくとも、円弧状空間Ｓｒを形成する拡大部がヘッドタンク３０の壁３０ｂに形成されていればよい。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、例えば舶用内燃機関に設けられる排気タービン過給機などにおいて、簡易かつ低コストな手段で、羽根車の背面に設けられたラビリンスシールの温度上昇を抑制できる。従って、羽根車の温度上昇を抑制し、羽根車のクリープ変形を抑制できる。

１０排気タービン過給機
１１遠心圧縮機
１２軸受部
１３排気タービン
１４コンプレッサハウジング
１４ａ入口開口
１４ｂ出口ケーシング
１６ロータ軸
１８羽根車
１８ａ羽根
１８ｂ背面
２０タービンハウジング
２２タービンディスク
２３タービン翼
２４軸受ハウジング
２６ラジアル軸受
２８スラスト軸受
３０ヘッドタンク
３０ａ底部開口
３０ｂ壁
３２潤滑油供給管
３４潤滑油通路
３６出口配管
４０ラビリンスシール
４２ラビリンスシール板
４２ａ環状嵌合壁
４４、４６ラビリンスフィン
４８、５０突起
５２貫通孔
５４放熱部
５６連通孔
５８連通路
６０環状開口
Ｓｒ円弧状空間（拡大部）
ａ空気
ｅ排ガス
ｆｃラビリンスシール流路
ｒ潤滑油

Claims

回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
前記ヘッドタンクに貯留された潤滑油と前記ラビリンスシール板との間の熱伝達を促進するように構成された熱伝達促進手段と、
を備える
ことを特徴とする過給機。
前記ラビリンスシール板は前記ヘッドタンクに接するとともに、
前記熱伝達促進手段は、
前記ヘッドタンクの内面に形成された凹凸部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
前記複数の線状突起は、それぞれ水平方向に沿って延びている
ことを特徴とする請求項２に記載の過給機。
前記凹凸部は、並列に配置された複数の線状突起によって構成され、
前記複数の線状突起は、それぞれ上下方向に沿って延びている
ことを特徴とする請求項２に記載の過給機。
前記熱伝達促進手段は、
前記ラビリンスシール板と一体に形成され、前記ヘッドタンクの内部に突出して潤滑油と接する放熱部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機。
前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
前記熱伝達促進手段は、
前記ヘッドタンクの内部を延びる前記潤滑油供給管の部分に形成され、前記ヘッドタンクの壁に向けて開口した潤滑油供給口によって構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の過給機。
回転軸に連結された羽根車を有する遠心圧縮機と、
前記回転軸を回転自在に支持する軸受を収容し、且つ、前記羽根車の背面に対向する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングに設けられて前記軸受に供給される潤滑油を貯留するように構成されたヘッドタンクと、
前記羽根車の背面と前記軸受ハウジングとの間に設けられ、環状のラビリンスシール板及び該ラビリンスシール板と一体のラビリンスフィンを含むラビリンスシールと、
前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する拡大部と、
を備えることを特徴とする過給機。
前記軸受ハウジングと前記ラビリンスシール板との間に形成されるとともに、内部に前記ラビリンスシール板に沿って円弧状に延びる円弧状空間が形成され、少なくとも一部がヘッドタンクの内部と連通する
前記拡大部は、内部にＣ字形状に延びている円弧状空間が形成されていることを特徴とする
請求項７に記載の過給機。
前記ヘッドタンクに潤滑油を供給するための潤滑油供給管を更に備え、
前記潤滑油供給管は、前記拡大部に接続されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の過給機。
前記軸受ハウジングに形成され、前記拡大部と前記軸受との間に延びる連通路を備える
ことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の過給機。
前記拡大部は、前記羽根車の背面に対向する開口を有し、
前記ラビリンスシール板は、前記拡大部の開口を閉塞していることを特徴とする請求項７又は８に記載の過給機。