JP2009191794A - ハイブリッド排気タービン過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造費および保守点検費のコストダウンを図ることができるハイブリッド排気タービン過給機を提供すること。
【解決手段】コンプレッサ部５の上流側に、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５を介してケーシング６に支持された消音器１６が設けられており、この消音器１６の中央部に、その内部に凹所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、前記凹所１８ａ内に、発電機１９が収容されているハイブリッド排気タービン過給機１であって、前記シェルハウジング１８ａの底部に、前記発電機１９内に配置された軸受を潤滑し、前記発電機１９内から滴下してきた潤滑油を貯溜する油溜まり２３が形成されており、この油溜まり２３に溜まった潤滑油は、油溜まり２３と連通する潤滑油排出管２５を介して、下流側に配置されたオイルタンクに、重力によって戻されるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド排気タービン過給機、特に、舶用内燃機関や陸上発電機用内燃機関等に装着されるハイブリッド排気タービン過給機に関するものである。

このようなハイブリッド排気タービン過給機としては、その回転軸が、過給機のタービンおよびコンプレッサの回転軸に連結された発電機を具備したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−０５６７９０号公報

さて、このような構成を有するハイブリッド排気タービン過給機では、コンパクトな上に高速回転する（約１万r.p.m.で回転する）発電機の回転軸を軸受け支持する軸受（例えば、滑り軸受）に多量の潤滑油を供給する必要がある。しかしながら、軸受を潤滑した油を重力によって落下させる空間を、発電機の寸法を拡大することなくその内部に設けることは困難である。そのため、軸受に多量の潤滑油を供給することができる潤滑油循環ポンプと、潤滑後の潤滑油を吸引してオイルタンクに戻す潤滑油吸引ポンプとを備えなければならず、製造費および保守点検費が嵩んでしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、製造費および保守点検費のコストダウンを図ることができるハイブリッド排気タービン過給機を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るハイブリッド排気タービン過給機は、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し、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、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、発電機が収容されているハイブリッド排気タービン過給機であって、前記シェルハウジングの底部に、前記発電機内に配置された軸受を潤滑し、前記発電機内から滴下してきた潤滑油を貯溜する油溜まりが形成されており、この油溜まりに溜まった潤滑油は、油溜まりと連通する潤滑油排出管を介して、下流側に配置されたオイルタンクに、重力によって戻されるようになっている。

本発明に係るハイブリッド排気タービン過給機によれば、発電機の軸受を潤滑して油溜まりに滴下してきた潤滑油は、潤滑油排出管を通ってオイルタンクに、重力のみによって（自然に）戻されることとなるので、従来必要とされた潤滑油吸引ポンプを不要とすることができ、製造費および保守点検費のコストダウンを図ることができる。

本発明に係る内燃機関は、製造費および保守点検費のコストダウンを図ることができるハイブリッド排気タービン過給機を具備しているので、内燃機関全体としての製造費および保守点検費のコストダウンも図ることができる。

本発明によれば、製造費および保守点検費のコストダウンを図ることができるという効果を有する。

以下、本発明によるハイブリッド排気タービン過給機の一実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態に係るハイブリッド排気タービン過給機１は、図示しない内燃機関（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（燃焼ガス）２によって駆動されるタービン部３と、このタービン部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、これらタービン部３とコンプレッサ部５との間に設けられてこれらを支持するケーシング６と、フレキシブルカップリング２１を介して、タービン部３およびコンプレッサ部５の回転軸７に連結された回転軸１９ａを有する発電機１９とを主た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側に突出させ、他端をコンプレッサ部５側に突出させた回転軸７が挿通されている。この回転軸７は、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、図示しないオイルタンク（潤滑油溜め）から軸受８まで潤滑油を供給する潤滑油供給路９が設けられている。
一方、ケーシング６の下端部は、回転軸７の軸線方向においてケーシング６を一点で支持する（回転軸７の軸線方向と直交する方向においては、二点以上で支持する場合もある）脚部６ａとなっており、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いる。すなわち、ハイブリッド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うになっている。
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、その一端部がタービン部３の下端部に固定されているとともに、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のようにハイブリッド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、ハイブリッド排気タービン過給機１が基台に対して動揺（振動）しないようにしながら、ケーシング６の軸線方向の熱膨張を受け止め、熱応力の発生を防止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給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・ロータ１２は、回転軸７の一端部に設けられた、円盤状のタービン・ディスク１２ａと、このタービン・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・ブレード１２ｂとを備えている。
また、タービン・ノズル１３は、複数枚のノズル・ガイド・ベーン１３ａを環状に配置して構成されたものであり、タービン・ブレード１２ｂの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系統と接続されてノズル・ガイド・ベーン１３ａおよびタービン・ブレード１２ｂに排気ガス２を導く供給路１０ａと、タービン１１の半径方向外側に向かって設けられて、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化装置、排気ガスボイラ等に導く送出路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羽根車１４と、このコンプレッサ羽根車１４の周囲を囲んでコンプレッサ羽根車１４が送出した外気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の他端部に取り付けられた、略円盤状のハブ１４ａと、このハブ１４ａの外表面から半径方向外側に向かって延びるとともに、周方向に沿って環状に設け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（サイレンサ）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いる。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を通過した外気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１４ａの端面に向かって先細となるように形成された凹所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、（高速誘導）発電機１９が収容されている。シェルハウジング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サ部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を形成する半径方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、前述した回転軸７と同一回転軸線上に位置するように配置されているとともに、この回転軸１９ａは、ハブ１４ａを貫通して消音器１６の側に突出する回転軸７の一端部先端と、カップリング２１を介して連結されている。すなわち、発電機１９の回転軸１９ａは、回転軸７とともに回転するようになっている。

さて、図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド排気タービン過給機１のシェルハウジング１８の、頂部（上部）奥側（図１において右側）および正面（図１において左側の端面）上部にはそれぞれ、凹所１８内に収容された図示しない発電機１９の軸受（例えば、滑り軸受）に潤滑油を導く潤滑油入口（図示せず）が設けられており、各潤滑油入口には、その途中に潤滑油循環ポンプ（図示せず）を備えた潤滑油供給管２２の一端が接続されている。
また、シェルハウジング１８の正面底部（下部）には、後述する油溜まり２３に溜まった潤滑油（図示せず）を外部に導く潤滑油出口２４が設けられており、潤滑油出口２４には、排出された潤滑油を前述したオイルタンクに導く潤滑油排出管２５が接続されている。
そして、オイルタンクの底部（下部）には、潤滑油供給管２２の他端が接続されており、オイルタンク内に溜められた潤滑油は、潤滑油循環ポンプによって潤滑油供給管２２内に圧送され、発電機１９の軸受を潤滑した後、油溜まり２３および潤滑油排出管２５を通ってオイルタンクに戻されるようになっている。

油溜まり２３は、シェルハウジング１８の長手方向（図１において左右方向）にわたって延びるとともに、図３（ｂ）に示すように、断面視略等脚台形状を有する空間であり、シェルハウジング１８の底部（下部）に設けられている。

本実施形態に係るハイブリッド排気タービン過給機１によれば、発電機１９の軸受を潤滑して油溜まり２３に滴下してきた潤滑油は、潤滑油出口２４を通ってオイルタンクに、重力のみによって（自然に）戻されることとなるので、従来必要とされた潤滑油吸引ポンプを不要とすることができ、製造費および保守点検費のコストダウンを図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施、変更実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、潤滑油供給管２２の他端がオイルタンクに直接接続されているが、この潤滑油供給管２２の他端は、オイルタンクと潤滑油供給路９とを連通する潤滑油供給管（図示せず）に接続してもよい。
これにより、潤滑油供給管２２の途中に接続されていた潤滑油循環ポンプを不要とすることができ、製造費および保守点検費のさらなるコストダウンを図ることができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド排気タービン過給機の縦断面図である。 図１に示すハイブリッド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。 （ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。

符号の説明

１ ハイブリッド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
１６ 消音器
１８ シェルハウジング
１８ａ 凹所
１９ 発電機
２３ 油溜まり
２５ 潤滑油排出管

Claims (2)

1. 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し、
   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、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、発電機が収容されているハイブリッド排気タービン過給機であって、
   前記シェルハウジングの底部に、前記発電機内に配置された軸受を潤滑し、前記発電機内から滴下してきた潤滑油を貯溜する油溜まりが形成されており、この油溜まりに溜まった潤滑油は、油溜まりと連通する潤滑油排出管を介して、下流側に配置されたオイルタンクに、重力によって戻されることを特徴とするハイブリッド排気タービン過給機。
2. 請求項１に記載のハイブリッド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。

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