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Title:
EXHAUST GAS TURBOCHARGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/099452
Kind Code:
A1
Abstract:
To provide an exhaust gas turbocharger in which the misalignment between the axis of the rotary shaft of a turbine and the axis of the rotary shaft of a compressor or the misalignment between the axis of the rotary shaft of the turbine, the axis of the rotary shaft of the compressor, and the axis of the rotary shaft of a generator can be prevented from occurring due to the heat of the exhaust gas, the vibration of these rotary shafts can be reduced and the overall reliability of the turbocharger can be improved. An exhaust gas turbocharger (1) includes a casing (6) supporting a turbine part (3) and a compressor part (5). A leg part (6a) is formed at the lower end of the casing (6) and secured to a base placed on a floor surface. The turbocharger further includes an electric generator (19) having a rotary shaft (19a) connected to the rotary shaft (7) of the turbine part (3) and the compressor part (5).

Inventors:
ONO YOSHIHISA (JP)
SHIRAISHI KEIICHI (JP)
AONO YOSHITSUGU (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/052344
Publication Date:
August 21, 2008
Filing Date:
February 09, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI HEAVY IND LTD (JP)
ONO YOSHIHISA (JP)
SHIRAISHI KEIICHI (JP)
AONO YOSHITSUGU (JP)
International Classes:
F02B39/00; F02B37/10; F02M35/12
Foreign References:
JP2005516143A2005-06-02
JPH09217631A1997-08-19
JP2006322425A2006-11-30
JPH09209770A1997-08-12
JP2004150367A2004-05-27
JPS61130723U1986-08-15
JP2004346803A2004-12-09
Other References:
See also references of EP 2110531A4
Attorney, Agent or Firm:
FUJITA, Takaharu et al. (3-1 Minatomirai 3-chome,,Nishi-ku,,Yokohama-shi, Kanagawa12, JP)
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Claims:
 内燃機関から導かれた排気ガスによって駆動されるタービン部と、このタービン部により駆動されて前記内燃機関に外気を圧送するコンプレッサ部と、これらタービン部およびコンプレッサ部を支持するケーシングとを有する排気タービン過給機であって、
 前記ケーシングの下端部が脚部となっており、この脚部が、床面に設置された基台に対して固定されているとともに、
 前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸と連結された回転軸を有する発電機が設けられていることを特徴とする排気タービン過給機。
 前記コンプレッサ部の上流側に、前記内燃機関の吸気系統に接続され、かつ前記コンプレッサ部を介して前記ケーシングに支持された消音器が設けられており、この消音器の中央部には、その内部に凹所を有するシェルハウジングが設けられているとともに、前記凹所内には、前記発電機が収容されていることを特徴とする請求項1に記載の排気タービン過給機。
 前記発電機が、モータとしての機能も有するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の排気タービン過給機。
 請求項1から3のいずれか一項に記載の排気タービン過給機を具備してなることを特徴とする内燃機関。
Description:
排気タービン過給機

 本発明は、排気タービン過給機、特に、 用内燃機関や陸上発電機用内燃機関等に装 される排気タービン過給機に関するもので る。

 このような排気タービン過給機としては、 の回転軸が、過給機のタービンおよびコン レッサの回転軸に連結された発電機を具備 たものが知られている(例えば、特許文献1 照)。

特開2004-346803号公報

 上記特許文献に開示された排気タービン 給機は、過給機側に設けられた支持部材と 発電機側に設けられた支持部材とにより基 に固定されるようになっている。したがっ 、過給機側の支持部材では、排気ガスの熱 よりその長手方向(上下方向)に大きな熱伸 が生じ、発電機側の支持部材では、排気ガ の熱による熱伸びは生じないようになって る。そのため、過給機のタービンの回転軸 軸心と、過給機のコンプレッサの回転軸の 心と、発電機の回転軸の軸心とが大きくズ てしまうこととなり、これら回転軸が異常 動を起こしてしまうおそれがあった。これ 、上記特許文献の図5(すなわち、過給機側に おける回転軸の振動振幅と、発電機側におけ る回転軸の振動振幅とが大きく異なっている ことを示す図)からも理解することができる

 本発明は、上記の事情に鑑みてなされた ので、排気ガスの熱により、過給機のター ンの回転軸の軸心と、過給機のコンプレッ の回転軸の軸心とのズレ、あるいは過給機 タービンの回転軸の軸心と、過給機のコン レッサの回転軸の軸心と、発電機の回転軸 軸心とのズレを防止することができ、これ 回転軸の振動を低減させることができると もに、過給機全体の信頼性を向上させるこ ができる排気タービン過給機を提供するこ を目的とする。

 本発明は、上記課題を解決するため、以下 手段を採用した。
 本発明による排気タービン過給機は、内燃 関から導かれた排気ガスによって駆動され タービン部と、このタービン部により駆動 れて前記内燃機関に外気を圧送するコンプ ッサ部と、これらタービン部およびコンプ ッサ部を支持するケーシングとを有する排 タービン過給機であって、前記ケーシング 下端部が脚部となっており、この脚部が、 面に設置された基台に対して固定されてい とともに、前記タービン部および前記コン レッサ部の回転軸と連結された回転軸を有 る発電機が設けられている。
 このような排気タービン過給機によれば、 給機全体の重量が、ケーシングの脚部のみ 介して基台に伝達されることとなる(すなわ ち、脚部のみで支持されることとなる)ので 排気ガスの熱による主たる熱伸びが、ケー ングの上下方向(縦方向)および回転軸の軸線 方向(ケーシングの上下方向と直交する方向) 起こることとなる。
 ケーシングによりタービン部およびコンプ ッサ部の両方が支持されることとなるので 排気ガスの熱により(熱伸び差により)、タ ビン部の回転軸の軸心と、コンプレッサ部 回転軸の軸心とがズレてしまうことを防止 ることができ、これら回転軸の振動を低減 せることができるとともに、過給機全体の 頼性を向上させることができる。
 また、タービン部およびコンプレッサ部の 転軸とともに、発電機の回転軸が回転し、 の発電機によって余剰エネルギーが回収さ て、例えば、船舶や発電所等の熱効率を向 させることができる。

 また、前記コンプレッサ部の上流側に、前 内燃機関の吸気系統に接続され、かつ前記 ンプレッサ部を介して前記ケーシングに支 された消音器が設けられており、この消音 の中央部には、その内部に凹所を有するシ ルハウジングが設けられているとともに、 記凹所内には、前記発電機が収容されてい とさらに好適である。
 このような排気タービン過給機によれば、 電機が消音器の内部に略隠れるように納め れているので、装置の小型化が図られるこ となる。

 さらに、前記発電機が、モータとしての機 も有するように構成されていることが好ま い。
 このような排気タービン過給機によれば、 助ブロワ等から前記内燃機関に外気を圧送 る代わりに、この発電機をスタータとして 用し、コンプレッサ部から前記内燃機関に 接、外気を圧送することもできる。

 本発明による内燃機関は、上記いずれかの 気タービン過給機を具備していることとな 。
 このような内燃機関によれば、振動が少な 、かつ信頼性の高い排気タービン過給機を 備していることとなり、当該内燃機関に安 的に外気が圧送されることとなり、当該内 機関の性能を十分に発揮させることができ 、当該内燃機関の信頼性を向上させること できる。

 本発明によれば、排気ガスの熱により、 給機のタービンの回転軸の軸心と、過給機 コンプレッサの回転軸の軸心とのズレ、あ いは過給機のタービンの回転軸の軸心と、 給機のコンプレッサの回転軸の軸心と、発 機の回転軸の軸心とのズレを防止すること でき、これら回転軸の振動を低減させるこ ができるとともに、過給機の信頼性を向上 せることができるという効果を奏する。

本発明による排気タービン過給機の一 施形態を示す縦断面図である。 図1に示す排気タービン過給機を消音器 の側から見た一部切開斜視図である。 図1に示す排気タービン過給機をタービ ン部の側から見た一部切開斜視図である。

符号の説明

 1  排気タービン過給機
 2  排気ガス
 3  タービン部
 4  外気
 5  コンプレッサ部
 6  ケーシング
 6a 脚部
 7  回転軸
16  消音器
18  シェルハウジング
18a 凹所
19  発電機
19a 回転軸

 以下、本発明による排気タービン過給機の 実施形態について、図面を参照しながら説 する。
 図1ないし図3に示すように、本実施形態に る排気タービン過給機1は、図示しない内燃 関(例えば、ディーゼルエンジンやガスター ビンエンジン等)から導かれた排気ガス(燃焼 ス)2によって駆動されるタービン部3と、こ タービン部3により駆動されて前記内燃機関 に外気4を圧送するコンプレッサ部5と、これ タービン部3とコンプレッサ部5との間に設 られてこれらを支持するケーシング6とを主 る要素として構成されたものである。

 ケーシング6には、一端をタービン部3側に 出させ、他端をコンプレッサ部5側に突出さ た回転軸7が挿通されている。この回転軸7 、ケーシング6に設けられた軸受8によって、 軸線回りに回転可能に支持されている。また 、ケーシング6には、潤滑油溜め(図示せず)か ら軸受8まで潤滑油を供給する潤滑油供給路9 設けられている。
 また、ケーシング6の下端部は、回転軸7の 線方向においてケーシング6を一点で支持す (回転軸7の軸線方向と直交する方向におい は、二点以上で支持する場合もある)脚部6a なっており、この脚部6aは、床面に設置され た基台(図示せず)に固定されるようになって る。すなわち、排気タービン過給機1の重量 は、この脚部6aを介して基台に伝達されるよ になっている。
 なお、図中の符号Pはパンチング・プレート である。このパンチング・プレートPは、そ 一端部がタービン部3の下端部に固定されて るとともに、その他端部がケーシング6の脚 部6aと同様、基台に固定されている。そして このパンチング・プレートPは、脚部6aのよ に排気タービン過給機1の重量を支持するこ とを主たる目的とするものではなく、排気タ ービン過給機1が基台に対して動揺(振動)しな いようにすることを主たる目的とするもので ある。

 タービン部3は、前記内燃機関の排気系統に 接続されて排気ガス2の少なくとも一部が供 される排気ガス通路10と、この排気ガス通路 10内に供給された排気ガス2の流れを受けて回 転駆動されるタービン11とを有している。
 タービン11は、タービン・ロータ12と、ター ビン・ノズル13とを備えている。タービン・ ータ12は、回転軸7の一端部に設けられた、 盤状のタービン・ディスク12aと、このター ン・ディスク12aの外周上に取り付けられた 翼型断面を有する複数枚のタービン・ブレ ド12bとを備えている。
 また、タービン・ノズル13は、複数枚のノ ル・ガイド・ベーン13aを環状に配置して構 されたものであり、タービン・ブレード12b 上流側に配置されている。

 排気ガス通路10は、前記内燃機関の排気 統と接続されてノズル・ガイド・ベーン13a よびタービン・ブレード12bに排気ガス2を導 供給路10aと、タービン11の半径方向外側に かって設けられて、タービン11を通過した排 気ガス2を系外、もしくは図示しない排気浄 装置等に導く送出路10bとを有している。

 コンプレッサ部5は、回転駆動されることで 外気4を径方向外側に送出するコンプレッサ 根車14と、このコンプレッサ羽根車14の周囲 囲んでコンプレッサ羽根車14が送出した外 4を圧縮する渦巻き室15とを有している。
 コンプレッサ羽根車14は、回転軸7の他端部 取り付けられた、略円盤状のハブ14aと、こ ハブ14aの外表面から半径方向外側に向かっ 延びるとともに、周方向に沿って環状に設 られた複数枚の羽根14bとを備えている。
 コンプレッサ部5の上流側には、前記内燃機 関の吸気系統に接続された消音器(サイレン )16が隣接配置されており、この消音器16を通 過した外気4は、流入路17を介してコンプレッ サ羽根車14の羽根14bに導かれるようになって る。また、コンプレッサ部5の下流側には、 図示しないインタークーラやサージタンク等 が設けられており、渦巻き室15を通過した外 4は、これらインタークーラやサージタンク 等を通過した後、前記内燃機関に供給される ようになっている。

 消音器16の中央部には、その内部に、ハブ14 aの端面に向かって先細となるように形成さ た凹所18aを有するシェルハウジング18が設け られているとともに、凹所18a内には、(高速 導)発電機19が収容されている。シェルハウ ング18は、流入路17内に設けられた複数枚(例 えば、4枚)のサポート20を介してコンプレッ 部5(流入路17を形成する半径方向外側の壁面) に固定されている。そして、シェルハウジン グ18の外側表面は、流入路17を形成する半径 向内側の壁面を構成している。
 発電機19は、その回転軸19aが、前述した回 軸7と同一回転軸線上に位置するように配置 れているとともに、この回転軸19aは、ハブ1 4aを貫通して消音器16の側に突出する回転軸7 一端部先端と、フレキシブル・カップリン 21を介して連結されている。すなわち、発 機19の回転軸19aは、回転軸7とともに回転す ようになっている。

 本実施形態による排ガスタービン過給機1に よれば、過給機全体の重量が、ケーシング6 脚部6aのみを介して基台に伝達されるように なっている(すなわち、脚部6aのみで支持され るようになっている)ので、排気ガス2の熱に る主たる熱伸びが、ケーシング6の長手方向 (上下方向)および回転軸7の軸線方向(ケーシ グ6の長手方向と直交する方向)に起こること となる。
 これにより、排気ガス2の熱により(熱伸び により)、回転軸7の軸心と、フレキシブルカ ップリング21の軸心と、回転軸19aの軸心とが レてしまうことを防止することができ、こ ら回転軸7,19およびフレキシブルカップリン グ21の振動を低減させることができるととも 、過給機全体の信頼性を向上させることが きる。

 また、発電機19は、消音器16の内部に設けら れたシェルハウジング18内に収容されるよう なっているので、装置の小型化を図ること できる。
 さらに、発電機19が、モータとしても利用 きるように構成されている場合には、補助 ロワ等から前記内燃機関に外気4を圧送する わりに、この発電機19をスタータとして利 し、コンプレッサ部5から前記内燃機関に直 、外気4を圧送することもできる。