JP4422026B2 - モータ/発電機ユニットに連結された過給機 - Google Patents
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Description
任意の他のエンジン補助システムは、エネルギ消費及び環境保全と関連した問題点による性能上の理由及び必要により、ほぼ完全に電子制御式である。
本願の一体の部分である特許請求の範囲に記載された装置が本発明の特定の要旨である。
これらの特徴には、流体力学的可逆性及び迅速な作動時間が含まれる。これは特にコンパクトであり且つ簡単であり、圧力及び空気流を正確に設定できる。自律ブロワーとして、及び何らかの方策を講じないと失われてしまうエネルギを回収するための装置として作動するのに特に適している。
航空用レシプロエンジンの航空学に適用できる。
この他に、船舶用エンジンや商業的定置エンジン等の用途がある。
2サイクルエンジンでも密閉ケースエンジンの別体のブロワーとして使用でき、又は既存のエンジンで使用できる。
エンジンの他に、流体(気体又は液体)の運動エネルギ、その圧力、及び/又は空気流のサージ等を小さい圧力損失及び迅速な作動時間で取り扱う必要がある任意のダクトで使用できる。
これらの図において、同じ参照番号又は参照符号は同じ部品、エレメント、又は大きさを示すものである。
固定部品は、ケーシング、即ち冷却を容易にするために多数のフィンが設けられた好ましくはアルミニウム合金製鋳造体であるケーシングを含む。このケーシングは、流体コンベア7、冷却器を備えたモータ/発電機のケーシング8、及び後カバー9のアッセンブリから得られる。更に、冷却器10が関連した前カバーが設けられている。
これらの部品は、適当なねじ19で接合されており、ゴム製のリングシール(18)を使用してシールされる。
装置は、インペラー11の流体力学的可逆性によって、及びモータ/発電機12(ブラシレスであるのが好ましい)の可逆性によって作動し、モータ又は発電機のいずれかとして作動する。
出力圧力がそれでも非常に高い場合には、関連したドレンプラグ17’が設けられたダクト17を通して空気を再循環し又は部分的に排出する。ドレンプラグ17’は、適正なチョークバルブ(図5の参照番号6を参照されたい)に接合できる。
従って、装置は、機械的流体可逆性、即ち圧力及び容量を取り扱う性能を備えており、自律ブロワーとして作動でき、本装置が設けられていない場合には無駄になったエネルギを回収する。
装置の形状、大きさ、及び出力は、その使用に従って定められる。
これは、寸法、重量、及び価格を低下した、高出力高速(代表的には50000rpm)オルタネーターとして使用される低保守モータ/発電機の一種である。利用可能な任意の種類の整流−変換電子回路を使用できる。
かくして、平均的な重量が5Kg乃至8Kgである通常のエンジンの従来のオルタネーターに代えて本発明による装置を使用でき、これにより、性能、重量、及び価格において大幅な改善がなされる。
図5において、ターボチャージャー3によるブーストを受けるトレーラートラックの内燃エンジン等の一般的なエンジンに参照番号4が付してある。ターボチャージャーは、エンジン4から来入する排気ガスを受け取り、廃棄ゲート5を備えている。本発明の要旨である装置1は、ターボチャージャーと直列に配置されており、ターボチャージャーから流体(圧縮空気)を受け取る。この流体は、入口15に導入される。出口16は、エンジン4の圧縮空気入口に供給する。装置1は、インタークーラーの下流に配置されるのがよい。
再循環ダクト即ち流体部分排出ダクト17の下流には特殊なチョークバルブ6が設けられている
周知の種類のモータ/発電機12用の電子式コンバータ/整流器2が設けられており、エンジンの任意の他の機能を管理する制御ユニットに周知のように接続されている。
排気ガスターボチャージャーによるブーストを受けるトレーラートラックの内燃エンジンの用途では、本発明の要旨である装置は、移行状態で代表的な過給ラグを小さくできる。本装置は、主ターボチャージャーで空気を「順次」加圧し(2段圧縮機で行われているように)、低rpm時のトルクを増大し、空気不足により煙の等級を低下する。更に、廃棄ゲートの開放を遅延する過剰の過給圧力を減少し、本装置が設けられていない場合には排気ガス中に排出されたエネルギを大幅に使用する。
更に、本装置は、商業的に入手できる任意のエンジンに容易に適用できる。
本発明による装置は、エンジンの他に、加圧流体又は移動流体を含む任意のシステムに適用でき、又は流体(気体又は液体)の運動エネルギ及び関連した圧力及び/又は送出サージ等を小さな圧力損失で及び迅速な作動時間で取り扱う必要がある任意のダクトに適用できる。
一例として、大径の流れインペラー又は稠密な流体の場合、ブラシレスモータ/発電機や直流発電機/モータよりも低速の三相又は単相のモータ/発電機12を使用できる。
本装置を形成するには、ステンレス鋼、チタニウム、又は腐蝕性及び/又は高温流体の場合にはセラミック等の材料を必要とする。低温の流体の場合には、ファイバ強化テクノポリマー材料等の複合材料を使用してもよい。
8 モータ/発電機
9 カバー
10 冷却器
11 インペラー
12 モータ/発電機
13 シャフト
14 ベアリング
15 流体入力部
15’ 入口
16 流体出力部
16’ 出口
17 ダクト
17’ドレンプラグ
18 リングシール
19 ねじ
Claims (12)
- 流体の運動エネルギを取り扱い且つ回収するための装置において、
加圧下で流体を流体出口(16)に押し出す自律遠心ブロワー及びエネルギを回収する装置の両方として作動するように構成された、ブレードを備えた可逆的インペラー(11)、
前記ブレードを備えたインペラーと一体の可逆的モータ/発電機(12)、及び前記インペラーと協働して来入流体の運動エネルギを取り扱い且つ回収する、前記インペラーを含む流体コンベア(7)を含み、
前記流体コンベア(7)は、来入流体を受け入れるように構成された流体入口(15)の先細の螺旋、及び流体出口(16)の末広がりの螺旋を含み、
前記インペラーブレードは流体出口(16)の第一の端部と流体入口(15)の第2の反対側の端部とを連通する連続的な溝を画成し、
且つ
前記インペラーは、前記流体入口(15)を通して供給される流体によって、または前記可逆的モータ/発電機(12)によって、流体出口(16)を通して加圧流体を送出する遠心ブロワーとして作動することができるように動く、
装置。 - 請求項1に記載の装置において、前記流体コンベア(7)は、
過剰の流体を再循環し、又は部分的に排出するためのダクト(17)を更に含む、ことを特徴とする装置。 - 請求項1に記載の装置において、前記モータ/発電機(12)は、
シャフトによって、前記ブレードを備えたインペラー(11)と一体である、ことを特徴とする装置。 - 請求項1に記載の装置において、前記モータ/発電機(12)は、
高効率永久磁石ブラシレス電動三相同期機であり、モータとして、交流三相可変高周波電流が供給され、発電機として交流三相電流を出力する、ことを特徴とする装置。 - 請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載の装置であって、
該装置が単一の本体であり、
第1の冷却機を有するモータ/発電機のケーシング(8)、
前記ケーシング(8)と一体の後カバー(9)、及び
前記流体コンベア(7)と一体の、第2の冷却機を有する前カバー(10)を更に有し、
このような単一の本体は、前記モータ/発電機(12)、及び前記ブレードを備えたインペラー(11)をその内部に含む、ことを特徴とする装置。 - 請求項5に記載の装置において、前記のモータ/発電機は、前記ブレードを備えたインペラーとシャフト(13)によって一体となっておりは、前記シャフト(13)は減摩ベアリング(14)によって前記前後のカバー(9、10)に挿入されている装置。
- 請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の装置において、アルミニウム合金、又はステンレス鋼、又はチタニウム、又はセラミック材料、又はガラス強化テクノポリマー等の複合材料で形成されている、ことを特徴とする装置。
- ターボチャージャーを含む過給エンジンにおいて、ターボチャージャーと前記流体入口との間に直列に組み込まれた、請求項1乃至7のうちのいずれか一項に記載の装置を含む、ことを特徴とするエンジン。
- 請求項8に記載のエンジンにおいて、トレーラートラックの内燃エンジンである、ことを特徴とするエンジン。
- 請求項8に記載のエンジンにおいて、航空用レシプロエンジンである、ことを特徴とするエンジン。
- 請求項8に記載のエンジンにおいて、船舶用内燃エンジンである、ことを特徴とするエンジン。
- 請求項8に記載のエンジンにおいて、2ストローク内燃エンジンである、ことを特徴とするエンジン。
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