JP4648347B2 - ハイブリッド排気タービン過給機 - Google Patents
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Description
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、前記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、カップリングを介して、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る回転軸を有する発電機とを有するハイブリッド排気タービン過給機であって、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部先端に形成されたネジ部と螺合し、前記タービン部を構成するタービン・ロータまたは前記コンプレッサ部を構成するコンプレッサ羽根車を、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部に固定する軸端ナットと、内周面に、半径方向内側に向かって突出する環状のリブが設けられ、かつ、一端部に前記カップリングの一端部が連結されるカップリング取付用ボスと、外周面に、半径方向外側に向かって突出する環状のリブが設けられ、かつ、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部先端に形成されたネジ部と螺合するボス固定用ナットとを備え、前記ボス固定用ナットを前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部先端に形成されたネジ部に締め込んでいくことにより、前記カップリング取付用ボスの前記環状のリブの表面と、前記ボス固定用ナットの前記環状のリブの裏面とが当接するとともに、前記カップリング取付用ボスの一端部先端と、前記タービン・ロータの一端面または前記タービン・ロータの一端面に固定された座金の表面もしくは前記コンプレッサ羽根車の一端面または前記コンプレッサ羽根車の一端面に固定された座金の表面とが当接して、前記カップリング取付用ボスが、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部に固定されている。
また、カップリング取付用ボスを回転軸の一端部先端に取り付けるのに、キー等を用いた場合、回転軸の一端部先端の構造(形状)を従来の回転軸(既存の回転軸)と異なる構造(形状)にする必要がある。しかしながら、本発明では、このような構造(形状)の変更は伴わない(必要がない)。したがって、本発明は、従来の回転軸(すなわち、既存の排気タービン過給機)にも容易に適用することができる。
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、タービン部3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。
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)しないようにすることを主たる目的とするものである。
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。
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。
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。
また、発電機19の回転軸19aの一端部先端には、第1のカップリング取付用ボス24が取り付けられて(固定されて)いる。そして、カップリング21の第1のフランジ22は、第1のカップリング取付用ボス24の一端部先端に設けられたフランジ部24aと、フランジ押さえ25との間に挟み込まれるとともに、複数組(例えば、4組)のボルト26およびナット27を介して第1のカップリング取付用ボス24に取り付けられて(固定されて)いる。
また、図3および図4に示すように、第2のカップリング取付用ボス28の他端部先端には、ハブ14aの一端面(縮径側の端面)を押さえる座金29の表面に設けられた複数個(本実施形態では2個)の溝部(凹部:切欠部)29aとそれぞれ嵌合する複数本(本実施形態では2本)爪部28bが、周方向において対向する位置(180度反対側の位置)に設けられており、第2のカップリング取付用ボス28の長手方向において略中央に位置する内周面には、半径方向内側に向かって突出する環状のリブ28cが設けられている。
また、座金29の表面側には、軸端ナット31が配置されている。軸端ナット31は、その中央部に回転軸7の他端部先端が挿通される貫通穴31aを有し、この貫通穴31aの内周面には、回転軸7の他端部先端の外周面に設けられた雄ネジ部(図示せず)と螺合する雌ネジ部(図示せず)が設けられている。そして、この軸端ナット31を回転軸7の他端部先端に締め付けていく(ねじ込んでいく)ことにより、軸端ナット31の裏面が座金29の表面と当接し、座金29およびハブ14aの回転軸7の他端部先端側への抜け出しが防止されるとともに、座金29およびハブ14aが回転軸7の他端部に固定されることとなる。
また、軸端ナット31の外周には嵌合面31bを設け、カップリング取付用ボス28を取り付けた時にその内周面28dと嵌合させることにより、カップリング取付用ボス28の芯を回転軸7の芯に容易に合わせることができるようにしている。
まず、カップリング21および第2のカップリング取付用ボス28を取り外すには、フランジ部24aとフランジ押さえ25とを結合するボルト26・ナット27、およびフランジ部28aとフランジ押さえ29とを結合するボルト26・ナット27をそれぞれ取り外し、カップリング21を取り外す。
カップリング21を取り外して、第1のカップリング取付用ボス24と第2のカップリング取付用ボス28との縁が切れたら、ボス固定用ナット32を弛めて回転軸7の他端部先端から取り外し、第2のカップリング取付用ボス28を回転軸7の他端部先端から取り外す。
回転軸7の他端部先端に第2のカップリング取付用ボス28を取り付けたら、第1のカップリング取付用ボス24と第2のカップリング取付用ボス28との間にカップリング21をセットし、フランジ部24aとフランジ押さえ25とを結合するボルト26・ナット27、およびフランジ部28aとフランジ押さえ29とを結合するボルト26・ナット27をそれぞれ取り付け、カップリング21を取り付ける。
また、第2のカップリング取付用ボス28を回転軸7の他端部先端に取り付けるのに、キー等を用いた場合、回転軸7の他端部先端の構造(形状)を従来の回転軸(既存の回転軸)と異なる構造(形状)にする必要がある。しかしながら、本発明では、このような構造(形状)の変更は伴わない(必要がない)。したがって、本発明は、従来の回転軸(すなわち、既存の排気タービン過給機)にも容易に適用することができる。
さらに、第2のカップリング取付用ボス28の他端部先端に設けられた爪部28bが、座金29の表面に設けられた溝部29aにそれぞれ嵌り込むように構成されているので、回転軸7の回転トルクを、これら爪部28bおよび溝部29aを介してカップリング21に確実に伝達することができる。
2 排気ガス
3 タービン部
5 コンプレッサ部
7 回転軸
12 タービン・ロータ
14 コンプレッサ羽根車
19 発電機
19a 回転軸
21 カップリング
28 第2のカップリング取付用ボス
28b 爪部
29 座金
29a 溝部
32 ボス固定用ナット
Claims (4)
- 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、
前記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、
カップリングを介して、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る回転軸を有する発電機とを有するハイブリッド排気タービン過給機であって、
前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部先端に形成されたネジ部と螺合し、前記タービン部を構成するタービン・ロータまたは前記コンプレッサ部を構成するコンプレッサ羽根車を、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部に固定する軸端ナットと、
内周面に、半径方向内側に向かって突出する環状のリブが設けられ、かつ、一端部に前記カップリングの一端部が連結されるカップリング取付用ボスと、
外周面に、半径方向外側に向かって突出する環状のリブが設けられ、かつ、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部先端に形成されたネジ部と螺合するボス固定用ナットとを備え、
前記ボス固定用ナットを前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部先端に形成されたネジ部に締め込んでいくことにより、前記カップリング取付用ボスの前記環状のリブの表面と、前記ボス固定用ナットの前記環状のリブの裏面とが当接するとともに、前記カップリング取付用ボスの一端部先端と、前記タービン・ロータの一端面または前記タービン・ロータの一端面に固定された座金の表面もしくは前記コンプレッサ羽根車の一端面または前記コンプレッサ羽根車の一端面に固定された座金の表面とが当接して、前記カップリング取付用ボスが、前記タービン部および前記コンプレッサ部の回転軸の一端部に固定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。 - 前記軸端ナットの外周に、前記カップリング取付用ボスの内周面と嵌合する嵌合面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド排気タービン過給機。
- 前記タービン・ロータの一端面または前記タービン・ロータの一端面に固定された座金の表面もしくは前記コンプレッサ羽根車の一端面または前記コンプレッサ羽根車の一端面に固定された座金の表面に、少なくとも1つの溝部が設けられており、かつ、前記カップリング取付用ボスの一端部先端に、前記溝部と嵌合する爪部が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド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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