JP2010242552A - Turbine generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン発電機に関するものである。 The present invention relates to a turbine generator.
近年、内燃機関の排熱を利用して発電を行うタービン発電機を車両等に搭載し、エネルギーの有効利用を図ることが提案されている。 In recent years, it has been proposed that a turbine generator that generates power using exhaust heat of an internal combustion engine is mounted on a vehicle or the like to effectively use energy.
この種の装置としては、例えば、図2に示される如く、エンジン60を冷却して高温となったクーラントをラジエータ61で冷却しポンプ62により循環させるようにした内燃機関において、ラジエータ61の上流側に熱交換器31を配設し、該熱交換器31に液状の冷却用媒体をポンプ32により供給して前記高温のクーラントと熱交換させ、冷却用媒体が気化して生じた作動流体を前記タービン発電機100のタービン4に供給することにより発電機Mにて発電を行い、該タービン4を回転駆動した後の低圧の作動流体を凝縮器33によって冷却凝縮させて液化させた後、再び前記熱交換器31に供給するようにしたものがある。
As an example of this type of apparatus, as shown in FIG. 2, in an internal combustion engine in which the coolant which has been cooled by the
尚、図2に示されるような排熱を利用する装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。
For example,
一方、図3は、本発明者等が開発した初期のタービン発電機100の一例を示す側断面図であり、図3中、1は両側に軸2,3を備えたロータであり、該ロータ1の一方の軸2にはタービン4が一体に嵌着されている。5は前記タービン4を収容するように形成されたタービンハウジングであり、該タービンハウジング5は、圧力を有する作動流体を前記タービン4に導くためのスクロール通路6を有していると共に、タービン4を回転駆動した後の低圧となった作動流体を排気するための排出通路6aを有している。
On the other hand, FIG. 3 is a side sectional view showing an example of an
7は固定ボルト8によって前記タービンハウジング5に一体に組み付けるようにしたステータハウジングであり、該ステータハウジング7は、前記一方の軸2に近づくよう内周側に突出し更に内周部がロータ1に近づくように環状に突出した筒状突出部9を有しており、該筒状突出部9によって形成されるモータステータ収容部10aに、ロータ1を包囲するように形成したモータステータ10のタービンハウジング5側の一端部(図3の例では左側端部)を収容して保持するようになっている。更に、前記筒状突出部9の内周部と一方の軸2との間には第一の軸受11が配置されて一方の軸2を回転可能に支持するようになっている。前記モータステータ10は、内側のコイルからなるステータ12と、該ステータ12より軸方向の長さが長い外側のステータスリーブ13とにより構成されている。
又、前記タービンハウジング5に一体に組み付けられるステータハウジング7の端面には、前記スクロール通路6の作動流体をタービン4へ周方向から導くノズル部14に対して周方向に複数配置するようしたベーン15を有し、且つ該各ベーン15を固定するプレート16が嵌合凹部に配置されており、該プレート16は前記タービンハウジング5とステータハウジング7の組み付けによってその相互間に挾持されるようになっている。
A plurality of
17は固定ボルト18によって前記ステータハウジング7に一体に組み付けるようにした軸受フランジであり、該軸受フランジ17は、前記モータステータ10の反タービンハウジング5側の他端部(図3の例では右側端部)の内側において軸方向へ突出して該モータステータ10の他端部を保持するようにした筒状突出部19を有しており、更に、該筒状突出部19の内周部と前記ロータ1の他方の軸3との間には第二の軸受20が配置されて他方の軸3を回転可能に支持するようになっている。21は、前記軸受フランジ17における他方の軸3が対応する位置に貫通するように形成された開口である。
22は固定ボルト23により前記軸受フランジ17に一体に組み付けるようにした蓋部材であり、該蓋部材22は、前記軸受フランジ17に備えた開口21を塞ぐように突出して該開口21に嵌合される凸部24を有している。尚、図3中、25は、タービンハウジング5とステータハウジング7との間、モータステータ10の外周とステータハウジング7との間、及び、軸受フランジ17と蓋部材22との間に設けたシールリング等からなるシール材であり、前記モータステータ10の外周とステータハウジング7との間に設けたシール材25は、ステータハウジング7に形成されたモータステータ10用の冷却水路7aに対し給排口(図示せず)を介して流通される冷却水のシールを行うようになっている。
そして、前記ロータ1とモータステータ10とにより発電機Mが形成され、該発電機Mの同軸上に前記タービン4が備えられることによってタービン発電機100が構成され、このように構成したタービン発電機100によれば、組み立てが容易でしかもコンパクトな形状とすることができる。
The
ところで、図3に示されるようなタービン発電機100においては、運転時、軸2,3の各部温度は常温以上の温度で平衡状態になるが、停止時には、軸2,3の基端側(ロータ1側)は体積が大きいため、冷えにくく高温を維持する反面、軸2,3の先端側(反ロータ1側)は体積が小さいため、冷えやすく先に低温となり、この温度差に伴う熱収縮量の差により前記軸2,3の先端側の径が基端側よりそれぞれ相対的に小さくなり、しかも、第一の軸受11と第二の軸受20の内輪はそれぞれ軸2,3に対し単に圧入されているだけであるため、前記タービン発電機100の運転・停止による軸2,3の熱膨張・収縮の繰り返しにより、第一の軸受11と第二の軸受20の内輪が軸2,3から抜ける方向へずれてしまい、該第一の軸受11と第二の軸受20が円滑に機能しなくなる虞があった。
By the way, in the
本発明は、斯かる実情に鑑み、軸受の内輪が軸から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得るタービン発電機を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention is intended to provide a turbine generator that can reliably prevent the inner ring of a bearing from shifting in a direction in which it is removed from the shaft, and that can be smoothly operated.
本発明は、両側に軸を有し一方の軸にタービンが設けられたロータと、前記タービンを包囲して収容するタービンハウジングと、前記ロータを包囲するモータステータを収容し且つ前記一方の軸との間に第一の軸受を備えて前記タービンハウジングに固定されるステータハウジングと、前記ロータの他方の軸との間に第二の軸受を備えて前記ステータハウジングに固定される軸受フランジとを有するタービン発電機であって、
前記一方の軸に、前記第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、前記他方の軸に、前記第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着したことを特徴とするタービン発電機にかかるものである。
The present invention includes a rotor having shafts on both sides and a turbine provided on one shaft, a turbine housing that surrounds and accommodates the turbine, a motor stator that surrounds the rotor, and the one shaft. A stator housing fixed to the turbine housing with a first bearing therebetween, and a bearing flange fixed to the stator housing with a second bearing between the other shaft of the rotor A turbine generator,
A turbine for fixing an inner ring of the first bearing to the one shaft and a nut for fixing the inner ring of the second bearing to the other shaft. It depends on the generator.
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。 According to the above means, the following operation can be obtained.
運転時、前記一方の軸と他方の軸の各部温度は常温以上の温度で平衡状態になり、停止時には、各軸の基端側(ロータ側)は体積が大きいため、冷えにくく高温を維持する反面、各軸の先端側(反ロータ側)は体積が小さいため、冷えやすく先に低温となり、この温度差に伴う熱収縮量の差により前記各軸の先端側の径が基端側よりそれぞれ相対的に小さくなるが、本発明のタービン発電機においては、一方の軸に、第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、他方の軸に、第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着してあるため、前述のようなタービン発電機の運転・停止による各軸の熱膨張・収縮の繰り返しが生じても、第一の軸受と第二の軸受の内輪が各軸から抜ける方向へずれてしまうことはナットにより阻止することが可能となり、該第一の軸受と第二の軸受が円滑に機能する。 During operation, the temperature of each part of the one shaft and the other shaft is in an equilibrium state at a temperature equal to or higher than normal temperature, and when stopped, the base end side (rotor side) of each shaft has a large volume so that it is difficult to cool and maintains a high temperature. On the other hand, the tip side (on the rotor side) of each shaft has a small volume, so it is easy to cool down and the temperature becomes lower first. Due to the difference in thermal shrinkage due to this temperature difference, the diameter on the tip side of each shaft is different from the base side. Although relatively small, in the turbine generator of the present invention, a nut for fixing the inner ring of the first bearing is screwed to one shaft, and the inner ring of the second bearing is fixed to the other shaft. Therefore, even if the thermal expansion / contraction of each shaft repeatedly occurs due to the operation / stop of the turbine generator as described above, the inner rings of the first bearing and the second bearing are connected to each shaft. It is possible to prevent the nut from slipping away from the Becomes ability, said first bearing and the second bearing to function smoothly.
又、前記一方の軸には、ナットの代わりに円筒状のカラーを第一の軸受の内輪とタービンとの間に介装させることも可能ではあるが、この場合、該タービンに接触する部材が一つ増えることとなり、これは、前記カラーの軸線方向における寸法公差が一方の軸に対するタービンの取り付けに影響を及ぼすことを意味し、タービンハウジングの排出通路内周面に対するタービンのチップクリアランスを精度良く保持する上で支障を来たすこととなって、好ましくないが、前記タービン発電機において、前記一方の軸に螺着されるナットとタービンとの間にクリアランスを確保するよう構成すると、該ナットの軸線方向における寸法公差が一方の軸に対するタービンの取り付けに影響を及ぼす心配がなく、タービンハウジングの排出通路内周面に対するタービンのチップクリアランスを精度良く保持する上でも有効となる。 In addition, it is possible to place a cylindrical collar on the one shaft between the inner ring of the first bearing and the turbine instead of a nut. In this case, a member that contacts the turbine is provided. This means that the dimensional tolerance in the axial direction of the collar affects the mounting of the turbine on one shaft, and the tip clearance of the turbine with respect to the inner peripheral surface of the discharge passage of the turbine housing is accurately adjusted. Although it is not preferable because it causes a hindrance in holding, in the turbine generator, if a clearance is secured between the nut screwed to the one shaft and the turbine, the axis of the nut There is no concern that dimensional tolerance in the direction will affect the mounting of the turbine on one shaft, Turbine tip clearance which is effective at any order to accurately hold.
本発明のタービン発電機によれば、軸受の内輪が軸から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得るという優れた効果を奏し得る。 According to the turbine generator of the present invention, it is possible to surely prevent the inner ring of the bearing from being displaced in the direction of being removed from the shaft, and it is possible to achieve an excellent effect that the operation can be performed smoothly.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施例であって、図中、図2及び図3と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図2及び図3に示すものと同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図1に示す如く、一方の軸2に、第一の軸受11の内輪を固定するナット40を螺着すると共に、他方の軸3に、第二の軸受20の内輪を固定するナット50を螺着した点にある。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3 denote the same components, and the basic configuration is as shown in FIGS. Although the same, the feature of the present embodiment is that, as shown in FIG. 1, a
本実施例の場合、前記一方の軸2に螺着されるナット40とタービン4との間には、クリアランスcを確保するよう構成してある。
In this embodiment, a clearance c is secured between the
次に、上記実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
運転時、軸2,3の各部温度は常温以上の温度で平衡状態になり、停止時には、軸2,3の基端側(ロータ1側)は体積が大きいため、冷えにくく高温を維持する反面、軸2,3の先端側(反ロータ1側)は体積が小さいため、冷えやすく先に低温となり、この温度差に伴う熱収縮量の差により前記軸2,3の先端側の径が基端側よりそれぞれ相対的に小さくなるが、図1に示すタービン発電機100においては、一方の軸2に、第一の軸受11の内輪を固定するナット40を螺着すると共に、他方の軸3に、第二の軸受20の内輪を固定するナット50を螺着してあるため、前述のようなタービン発電機100の運転・停止による軸2,3の熱膨張・収縮の繰り返しが生じても、第一の軸受11と第二の軸受20の内輪が軸2,3から抜ける方向へずれてしまうことはナット40,50により阻止することが可能となり、該第一の軸受11と第二の軸受20が円滑に機能する。
During operation, the temperature of each part of the
又、前記一方の軸2には、ナット40の代わりに円筒状のカラーを第一の軸受11の内輪とタービン4との間に介装させることも可能ではあるが、この場合、該タービン4に接触する部材が一つ増えることとなり、これは、前記カラーの軸線方向における寸法公差が一方の軸2に対するタービン4の取り付けに影響を及ぼすことを意味し、タービンハウジング5の排出通路6a内周面に対するタービン4のチップクリアランスを精度良く保持する上で支障を来たすこととなって、好ましくない。
Further, instead of the
しかし、本実施例の場合、前記一方の軸2に螺着されるナット40とタービン4との間には、クリアランスcを確保するよう構成してあるため、該ナット40の軸線方向における寸法公差が一方の軸2に対するタービン4の取り付けに影響を及ぼす心配がなく、タービンハウジング5の排出通路6a内周面に対するタービン4のチップクリアランスを精度良く保持する上でも有効となる。
However, in this embodiment, since a clearance c is secured between the
こうして、第一の軸受11並びに第二の軸受20の内輪が軸2,3から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得る。
In this way, it is possible to reliably prevent the inner rings of the
尚、本発明のタービン発電機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The turbine generator of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ロータ
2 一方の軸
3 他方の軸
4 タービン
5 タービンハウジング
7 ステータハウジング
10 モータステータ
10a モータステータ収容部
11 第一の軸受
12 ステータ
13 ステータスリーブ
17 軸受フランジ
20 第二の軸受
22 蓋部材
31 熱交換器
32 ポンプ
33 凝縮器
40 ナット
50 ナット
60 エンジン
61 ラジエータ
62 ポンプ
100 タービン発電機
M 発電機
c クリアランス
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記一方の軸に、前記第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、前記他方の軸に、前記第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着したことを特徴とするタービン発電機。 A rotor having shafts on both sides and provided with a turbine on one shaft, a turbine housing that encloses and accommodates the turbine, and a motor stator that encloses the rotor, and is disposed between the one shaft. A turbine generator having a stator housing having one bearing and fixed to the turbine housing, and a bearing flange having a second bearing between the other shaft of the rotor and fixed to the stator housing. There,
A turbine for fixing an inner ring of the first bearing to the one shaft and a nut for fixing the inner ring of the second bearing to the other shaft. Generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009090235A JP2010242552A (en) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | Turbine generator |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112013003114B4 (en) | 2012-06-21 | 2019-05-02 | Ihi Corp. | turbine generator |
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2009
- 2009-04-02 JP JP2009090235A patent/JP2010242552A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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