JPH06288242A - エネルギー回収装置を持つターボチャージャ - Google Patents
エネルギー回収装置を持つターボチャージャInfo
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- JPH06288242A JPH06288242A JP9504793A JP9504793A JPH06288242A JP H06288242 A JPH06288242 A JP H06288242A JP 9504793 A JP9504793 A JP 9504793A JP 9504793 A JP9504793 A JP 9504793A JP H06288242 A JPH06288242 A JP H06288242A
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- Japan
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- turbine
- shaft
- turbocharger
- exhaust gas
- power generation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、一段目と二段目とのタービンを同
一中心軸上に設け、構造をコンパクトにして熱放散を低
減し、排気ガスエネルギーを効率的に電気エネルギーと
して回収するエネルギー回収装置を持つターボチャージ
ャを提供する。 【構成】 このターボチャージャ１は、排ガスエネルギ
ーで駆動されるタービン２、該タービン２に設けたシャ
フト４に取り付けたコンプレッサ３を有し、シャフト４
の外周に同一中心軸上にシャフト４とは独立して回転で
きる中空軸の外側シャフト５を設ける。また、外側シャ
フト５には排ガスエネルギーで駆動される発電用タービ
ン６と発電機７の発電用回転子８とを設け、タービン２
と発電用タービン６とは、排ガス流に直列に配置する。
一中心軸上に設け、構造をコンパクトにして熱放散を低
減し、排気ガスエネルギーを効率的に電気エネルギーと
して回収するエネルギー回収装置を持つターボチャージ
ャを提供する。 【構成】 このターボチャージャ１は、排ガスエネルギ
ーで駆動されるタービン２、該タービン２に設けたシャ
フト４に取り付けたコンプレッサ３を有し、シャフト４
の外周に同一中心軸上にシャフト４とは独立して回転で
きる中空軸の外側シャフト５を設ける。また、外側シャ
フト５には排ガスエネルギーで駆動される発電用タービ
ン６と発電機７の発電用回転子８とを設け、タービン２
と発電用タービン６とは、排ガス流に直列に配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの排気エネ
ルギーによって駆動されるタービンを備えたエネルギー
回収装置を持つターボチャージャに関する。
ルギーによって駆動されるタービンを備えたエネルギー
回収装置を持つターボチャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ターボチャージャを備えたエン
ジンでは、排ガスエネルギーで駆動されるタービン、該
タービンを取り付けたシャフト、及び該シャフトに取り
付けたコンプレッサを有するターボチャージャを設けた
ものが開示されている。また、エンジンに設けたターボ
チャージャには、排ガスエネルギーで駆動されるタービ
ン、該タービンを取り付けたシャフト、該シャフトに取
り付けたコンプレッサ及び前記シャフト上に設けた発電
・電動機から成るエネルギー回収装置が開示されてい
る。また、ターボチャージャを備えた断熱エンジンで
は、排気系に発電・電動機を持つターボチャージャを配
置すると共に、該ターボチャージャの後流に発電タービ
ンを設けたエネルギー回収装置を配置したものが開示さ
れている。
ジンでは、排ガスエネルギーで駆動されるタービン、該
タービンを取り付けたシャフト、及び該シャフトに取り
付けたコンプレッサを有するターボチャージャを設けた
ものが開示されている。また、エンジンに設けたターボ
チャージャには、排ガスエネルギーで駆動されるタービ
ン、該タービンを取り付けたシャフト、該シャフトに取
り付けたコンプレッサ及び前記シャフト上に設けた発電
・電動機から成るエネルギー回収装置が開示されてい
る。また、ターボチャージャを備えた断熱エンジンで
は、排気系に発電・電動機を持つターボチャージャを配
置すると共に、該ターボチャージャの後流に発電タービ
ンを設けたエネルギー回収装置を配置したものが開示さ
れている。
【０００３】従来、排気タービン過給機の動力回収装置
として、実開平１−９５５３２号公報に開示されたもの
がある。該排気タービン過給機の動力回収装置は、内燃
機関の排気ガスによって駆動されるタービンと該タービ
ンによって駆動され且つ吸気を圧縮してエンジンに過給
するコンプレッサとを備えた過給機即ちターボチャージ
ャに、該タービンの回転エネルギーから電気エネルギー
を取り出すための高速発電機を一体に組み込んだもので
ある。
として、実開平１−９５５３２号公報に開示されたもの
がある。該排気タービン過給機の動力回収装置は、内燃
機関の排気ガスによって駆動されるタービンと該タービ
ンによって駆動され且つ吸気を圧縮してエンジンに過給
するコンプレッサとを備えた過給機即ちターボチャージ
ャに、該タービンの回転エネルギーから電気エネルギー
を取り出すための高速発電機を一体に組み込んだもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、断熱エンジ
ンに装着したターボチャージャにおいて、排気ガスエネ
ルギーで駆動されるタービンは、１０〜２０万ｒｐｍと
いう高速回転を行うことができるものであり、このよう
な高回転数をターボチャージャに設けた発電機で電気エ
ネルギーとして取り出すことは行われている。しかしな
がら、エンジン負荷が部分負荷の状態或いは低速の時に
は、排気ガス流量が低減し、ターボチャージャに設けた
発電・電動機では十分に電気エネルギーとして回収でき
ない状態になることがある。
ンに装着したターボチャージャにおいて、排気ガスエネ
ルギーで駆動されるタービンは、１０〜２０万ｒｐｍと
いう高速回転を行うことができるものであり、このよう
な高回転数をターボチャージャに設けた発電機で電気エ
ネルギーとして取り出すことは行われている。しかしな
がら、エンジン負荷が部分負荷の状態或いは低速の時に
は、排気ガス流量が低減し、ターボチャージャに設けた
発電・電動機では十分に電気エネルギーとして回収でき
ない状態になることがある。
【０００５】また、排気系に発電・電動機を持つターボ
チャージャを設け、更に、該ターボチャージャの後流に
発電タービンによるエネルギー回収装置を設けたもので
は、ターボチャージャとエネルギー回収装置との間は排
気管で連通するものであり、該排気管でのエネルギー損
失が発生し、有効に排気ガスを回収できないという現象
が発生する。
チャージャを設け、更に、該ターボチャージャの後流に
発電タービンによるエネルギー回収装置を設けたもので
は、ターボチャージャとエネルギー回収装置との間は排
気管で連通するものであり、該排気管でのエネルギー損
失が発生し、有効に排気ガスを回収できないという現象
が発生する。
【０００６】そこで、この発明の目的は、上記のよう
に、エンジンからの排気ガスが有するエネルギーをエン
ジン負荷及びエンジンスピードに応じて有効に回収で
き、しかも排気管による熱損失を無くし、構造をコンパ
クトに構成し、有効に排気ガスエネルギーを回収してタ
ービン効率を向上させるエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャを提供することである。
に、エンジンからの排気ガスが有するエネルギーをエン
ジン負荷及びエンジンスピードに応じて有効に回収で
き、しかも排気管による熱損失を無くし、構造をコンパ
クトに構成し、有効に排気ガスエネルギーを回収してタ
ービン効率を向上させるエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、排ガスエネルギーで駆動されるタービン、
及び該タービンを設けたシャフトに取り付けたコンプレ
ッサを有するターボチャージャにおいて、前記シャフト
の外周に同一中心軸上に設けた前記シャフトとは独立し
て回転できる外側シャフト、該外側シャフトに設けた排
ガスエネルギーで駆動される発電用タービン、前記外側
シャフトに設けた発電用回転子を有する発電機、及び前
記タービンと前記発電用タービンとは排ガス流に直列に
配置されていること、から構成したことを特徴とするエ
ネルギー回収装置を持つターボチャージャに関する。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、排ガスエネルギーで駆動されるタービン、
及び該タービンを設けたシャフトに取り付けたコンプレ
ッサを有するターボチャージャにおいて、前記シャフト
の外周に同一中心軸上に設けた前記シャフトとは独立し
て回転できる外側シャフト、該外側シャフトに設けた排
ガスエネルギーで駆動される発電用タービン、前記外側
シャフトに設けた発電用回転子を有する発電機、及び前
記タービンと前記発電用タービンとは排ガス流に直列に
配置されていること、から構成したことを特徴とするエ
ネルギー回収装置を持つターボチャージャに関する。
【０００８】或いは、この発明は、排ガスエネルギーで
駆動されるタービン、該タービンを設けたシャフトに取
り付けたコンプレッサ、及び前記シャフト上に取り付け
た発電・電動用回転子を有する発電・電動機を備えたタ
ーボチャージャにおいて、前記シャフトの外周に同一中
心軸上に設けた前記シャフトとは独立して回転できる外
側シャフト、該外側シャフトに設けた排ガスエネルギー
で駆動される発電用タービン、前記外側シャフトに設け
た発電用回転子を有する発電機、及び前記タービンと前
記発電用タービンとは排ガス流に直列に配置されている
こと、から構成したことを特徴とするエネルギー回収装
置を持つターボチャージャに関する。
駆動されるタービン、該タービンを設けたシャフトに取
り付けたコンプレッサ、及び前記シャフト上に取り付け
た発電・電動用回転子を有する発電・電動機を備えたタ
ーボチャージャにおいて、前記シャフトの外周に同一中
心軸上に設けた前記シャフトとは独立して回転できる外
側シャフト、該外側シャフトに設けた排ガスエネルギー
で駆動される発電用タービン、前記外側シャフトに設け
た発電用回転子を有する発電機、及び前記タービンと前
記発電用タービンとは排ガス流に直列に配置されている
こと、から構成したことを特徴とするエネルギー回収装
置を持つターボチャージャに関する。
【０００９】また、このエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャにおいて、排気ガス流れに直列に配置され
た前記発電用タービンと前記タービンとの各上流にノズ
ルの絞り量をコントロールする固定翼がそれぞれ配置さ
れているものである。
ボチャージャにおいて、排気ガス流れに直列に配置され
た前記発電用タービンと前記タービンとの各上流にノズ
ルの絞り量をコントロールする固定翼がそれぞれ配置さ
れているものである。
【００１０】
【作用】この発明によるエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャは、上記のように構成されており、次のよ
うに作用する。即ち、このエネルギー回収装置を持つタ
ーボチャージャは、排気系において一段目のタービンと
二段目のタービンとが同一中心軸上に設けられているの
で、従来のように発電・電動機を持つターボチャージャ
と発電タービンとを連結する排気管が不要になり、排気
管を通じての熱の放散がなく且つ機械損失が発生せず、
高効率に排気ガスエネルギーを電気エネルギーとして回
収することができる。
ボチャージャは、上記のように構成されており、次のよ
うに作用する。即ち、このエネルギー回収装置を持つタ
ーボチャージャは、排気系において一段目のタービンと
二段目のタービンとが同一中心軸上に設けられているの
で、従来のように発電・電動機を持つターボチャージャ
と発電タービンとを連結する排気管が不要になり、排気
管を通じての熱の放散がなく且つ機械損失が発生せず、
高効率に排気ガスエネルギーを電気エネルギーとして回
収することができる。
【００１１】また、このエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャにおいて、前記タービンと前記発電用ター
ビンとの上流にノズルの絞り量をコントロールする固定
翼をそれぞれ配置したので、エンジン回転数と負荷によ
り前記タービンと前記発電用タービンに流入する排気ガ
スの流速を自由にコントロールでき、タービン効率を最
適ポイントで使用できる。
ボチャージャにおいて、前記タービンと前記発電用ター
ビンとの上流にノズルの絞り量をコントロールする固定
翼をそれぞれ配置したので、エンジン回転数と負荷によ
り前記タービンと前記発電用タービンに流入する排気ガ
スの流速を自由にコントロールでき、タービン効率を最
適ポイントで使用できる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるエネ
ルギー回収装置を持つターボチャージャの一実施例を説
明する。図１はこの発明によるエネルギー回収装置を持
つターボチャージャの一実施例を示す概略説明図であ
る。
ルギー回収装置を持つターボチャージャの一実施例を説
明する。図１はこの発明によるエネルギー回収装置を持
つターボチャージャの一実施例を示す概略説明図であ
る。
【００１３】このエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャは、エンジンの排気ガスエネルギーによって駆動
されるターボチャージャ１である。このエネルギー回収
装置を持つターボチャージャ１は、排ガスエネルギーで
駆動されるタービン２、該タービン２を取り付けたシャ
フト４、及び該シャフト４に取り付けたコンプレッサ３
を有しており、特に、シャフト４の外周に同一中心軸上
にシャフト４とは独立して回転できる外側シャフト５を
設け、該外側シャフト５には排ガスエネルギーで駆動さ
れる発電用タービン６と発電機７の発電用回転子８とを
取り付け、タービン２と発電用タービン６とは排ガス流
に直列に配置されている。発電機７は、永久磁石から成
る発電用回転子８と該発電用回転子８の外周に対応して
配置されたステータコイル９から構成されている。
ージャは、エンジンの排気ガスエネルギーによって駆動
されるターボチャージャ１である。このエネルギー回収
装置を持つターボチャージャ１は、排ガスエネルギーで
駆動されるタービン２、該タービン２を取り付けたシャ
フト４、及び該シャフト４に取り付けたコンプレッサ３
を有しており、特に、シャフト４の外周に同一中心軸上
にシャフト４とは独立して回転できる外側シャフト５を
設け、該外側シャフト５には排ガスエネルギーで駆動さ
れる発電用タービン６と発電機７の発電用回転子８とを
取り付け、タービン２と発電用タービン６とは排ガス流
に直列に配置されている。発電機７は、永久磁石から成
る発電用回転子８と該発電用回転子８の外周に対応して
配置されたステータコイル９から構成されている。
【００１４】このターボチャージャ１において、タービ
ンハウジング１０内に排気タービンスクロール１２を通
じて導入される排ガス流の上流側に発電用タービン６が
設定され、下流側にラジアルタービンであるタービン２
が設定されている。即ち、発電用タービン６とタービン
２とは、同一のタービンハウジング１０内で同一中心軸
上に直列に位置設定されている。タービンハウジング１
０は本体の一部であるセンタハウジング１１に固定さ
れ、センタハウジング１１内に発電機７が配置されてい
る。センタハウジング１１の他端部には、本体の一部で
ある別のセンタハウジング２６が固定され、該センタハ
ウジング２６には、コンプレッサハウジング１８が固定
されている。外側シャフト５は、中空軸であり、センタ
ハウジング１１，２６に一対のベアリング１５，１６を
介して回転可能に支持されている。外側シャフト５に
は、シャフト４が同一中心軸上に貫通し、両者間には一
対のベアリング１３，１４が介在しており、外側シャフ
ト５とシャフト４とは互いに独立して回転できるように
支持されている。
ンハウジング１０内に排気タービンスクロール１２を通
じて導入される排ガス流の上流側に発電用タービン６が
設定され、下流側にラジアルタービンであるタービン２
が設定されている。即ち、発電用タービン６とタービン
２とは、同一のタービンハウジング１０内で同一中心軸
上に直列に位置設定されている。タービンハウジング１
０は本体の一部であるセンタハウジング１１に固定さ
れ、センタハウジング１１内に発電機７が配置されてい
る。センタハウジング１１の他端部には、本体の一部で
ある別のセンタハウジング２６が固定され、該センタハ
ウジング２６には、コンプレッサハウジング１８が固定
されている。外側シャフト５は、中空軸であり、センタ
ハウジング１１，２６に一対のベアリング１５，１６を
介して回転可能に支持されている。外側シャフト５に
は、シャフト４が同一中心軸上に貫通し、両者間には一
対のベアリング１３，１４が介在しており、外側シャフ
ト５とシャフト４とは互いに独立して回転できるように
支持されている。
【００１５】更に、外側シャフト５は、センタハウジン
グ２６にスラストベアリング２５を介してスラスト方向
にも回転可能に支持されている。スラストベアリング２
５は、ナット２７によって外側シャフト５に取り付けら
れている。また、シャフト４は、センタハウジング２６
にスラストベアリング２４を介してスラスト方向にも回
転可能に支持されている。スラストベアリング２４は、
ナット２９によってシャフト４に取り付けられている。
コンプレッサ３のインペラは、ナット１７によってシャ
フト４に固定されている。
グ２６にスラストベアリング２５を介してスラスト方向
にも回転可能に支持されている。スラストベアリング２
５は、ナット２７によって外側シャフト５に取り付けら
れている。また、シャフト４は、センタハウジング２６
にスラストベアリング２４を介してスラスト方向にも回
転可能に支持されている。スラストベアリング２４は、
ナット２９によってシャフト４に取り付けられている。
コンプレッサ３のインペラは、ナット１７によってシャ
フト４に固定されている。
【００１６】更に、このエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャ１は、発電用タービン６の上流にはノズル
の絞り量をコントロールする固定翼２０が配置され、ま
た、発電用タービン６の下流で且つタービン２の上流に
はノズルの絞り量をコントロールする固定翼２１が配置
されている。固定翼２０，２１には、軸２２，２３がそ
れぞれ固定されており、該軸２２，２３を回転させるこ
とによって発電用タービン６のノズルの絞り量をコント
ロールすることができ、タービンハウジング１０で構成
されるタービンスクロール１２から導入される排気ガス
流量に応じて発電用タービン６のタービンブレード１９
及びタービン２のタービンブレード２８へ導入される排
気ガスに適正な速度を与えることができる。
ボチャージャ１は、発電用タービン６の上流にはノズル
の絞り量をコントロールする固定翼２０が配置され、ま
た、発電用タービン６の下流で且つタービン２の上流に
はノズルの絞り量をコントロールする固定翼２１が配置
されている。固定翼２０，２１には、軸２２，２３がそ
れぞれ固定されており、該軸２２，２３を回転させるこ
とによって発電用タービン６のノズルの絞り量をコント
ロールすることができ、タービンハウジング１０で構成
されるタービンスクロール１２から導入される排気ガス
流量に応じて発電用タービン６のタービンブレード１９
及びタービン２のタービンブレード２８へ導入される排
気ガスに適正な速度を与えることができる。
【００１７】このエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャ１は、上記のように構成されているので、次のよ
うに作動することができる。このターボチャージャ１で
は、エンジン（図示せず）からの排気ガスがタービンス
クロール１２からタービンハウジング１０へ導入される
ことによって、排気ガスは固定翼２０を通過して発電用
タービン６のタービンブレード１９に作用し、発電用タ
ービン６を駆動する。発電用タービン６が駆動すること
によって外側シャフト５を通じて発電用回転子８が回転
し、発電機７で発電する状態になる。発電機７は、発電
機７で発電できる電力を消費或いは蓄電することによっ
て発電するが、その電力を使用しない場合には、発電用
回転子８は空転するだけである。
ージャ１は、上記のように構成されているので、次のよ
うに作動することができる。このターボチャージャ１で
は、エンジン（図示せず）からの排気ガスがタービンス
クロール１２からタービンハウジング１０へ導入される
ことによって、排気ガスは固定翼２０を通過して発電用
タービン６のタービンブレード１９に作用し、発電用タ
ービン６を駆動する。発電用タービン６が駆動すること
によって外側シャフト５を通じて発電用回転子８が回転
し、発電機７で発電する状態になる。発電機７は、発電
機７で発電できる電力を消費或いは蓄電することによっ
て発電するが、その電力を使用しない場合には、発電用
回転子８は空転するだけである。
【００１８】次いで、排気ガスは固定翼２１を通ってラ
ジアルタービンであるタービン２のタービンブレード２
８に作用してタービン２を駆動する。タービン２の駆動
でシャフト４を通じてコンプレッサ３を駆動する。コン
プレッサ３の駆動することによって吸入空気がエンジン
に過給することになる。このターボチャージャ１では、
固定翼２０，２１は、エンジン回転数及び負荷に応じて
軸２２，２３を回転させることによって、発電用タービ
ン６及びタービン２のノズルの絞り量がコントロールさ
れ、調整されている。固定翼２０，２１の回転調整は、
エンジン回転数及び負荷を検出するセンサーの検出信号
に応じてコントローラで最適位置に制御することができ
る。従って、固定翼２０，２１は、自由にコントロール
することができるので、タービン効率の最適なポイント
で運転することができる。
ジアルタービンであるタービン２のタービンブレード２
８に作用してタービン２を駆動する。タービン２の駆動
でシャフト４を通じてコンプレッサ３を駆動する。コン
プレッサ３の駆動することによって吸入空気がエンジン
に過給することになる。このターボチャージャ１では、
固定翼２０，２１は、エンジン回転数及び負荷に応じて
軸２２，２３を回転させることによって、発電用タービ
ン６及びタービン２のノズルの絞り量がコントロールさ
れ、調整されている。固定翼２０，２１の回転調整は、
エンジン回転数及び負荷を検出するセンサーの検出信号
に応じてコントローラで最適位置に制御することができ
る。従って、固定翼２０，２１は、自由にコントロール
することができるので、タービン効率の最適なポイント
で運転することができる。
【００１９】次に、この発明によるエネルギー回収装置
を持つターボチャージャの別の実施例を説明する。図２
はこの発明によるエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャの別の実施例を示す概略説明図である。この実施
例では、上記実施例と比較してターボチャージャのシャ
フトに発電・電動機を備えている以外は、同一の構成を
有するものであるので、図２では図１に示す部品と同一
の部品には同一の符号を付している。
を持つターボチャージャの別の実施例を説明する。図２
はこの発明によるエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャの別の実施例を示す概略説明図である。この実施
例では、上記実施例と比較してターボチャージャのシャ
フトに発電・電動機を備えている以外は、同一の構成を
有するものであるので、図２では図１に示す部品と同一
の部品には同一の符号を付している。
【００２０】このエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャは、エンジンの排気ガスエネルギーによって駆動
されるターボチャージャ３０である。このエネルギー回
収装置を持つターボチャージャ３０は、排ガスエネルギ
ーで駆動されるタービン２、該タービン２を取り付けた
シャフト４、シャフト４上に設けた発電・電動機３１の
永久磁石から成る発電用回転子３２（電動機として作動
するときは電動用回転子）、及び該シャフト４に取り付
けたコンプレッサ３を有しており、特に、シャフト４の
外周に同一中心軸上にシャフト４とは独立して回転でき
る外側シャフト５を設け、外側シャフト５には排ガスエ
ネルギーで駆動される発電用タービン６と発電機７の発
電用回転子８とを設け、タービン２と発電用タービン６
とは排ガス流に直列に配置されているものである。発電
機７は、永久磁石から成る発電用回転子８と該発電用回
転子８の外周に配置されたステータコイル９から構成さ
れている。また、発電・電動機３１は、永久磁石から成
る発電用回転子３２と該発電用回転子３２の外周に配置
されたステータコイル３３から構成されている。
ージャは、エンジンの排気ガスエネルギーによって駆動
されるターボチャージャ３０である。このエネルギー回
収装置を持つターボチャージャ３０は、排ガスエネルギ
ーで駆動されるタービン２、該タービン２を取り付けた
シャフト４、シャフト４上に設けた発電・電動機３１の
永久磁石から成る発電用回転子３２（電動機として作動
するときは電動用回転子）、及び該シャフト４に取り付
けたコンプレッサ３を有しており、特に、シャフト４の
外周に同一中心軸上にシャフト４とは独立して回転でき
る外側シャフト５を設け、外側シャフト５には排ガスエ
ネルギーで駆動される発電用タービン６と発電機７の発
電用回転子８とを設け、タービン２と発電用タービン６
とは排ガス流に直列に配置されているものである。発電
機７は、永久磁石から成る発電用回転子８と該発電用回
転子８の外周に配置されたステータコイル９から構成さ
れている。また、発電・電動機３１は、永久磁石から成
る発電用回転子３２と該発電用回転子３２の外周に配置
されたステータコイル３３から構成されている。
【００２１】このエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャ３０では、発電機７と発電・電動機３１との容量
を変えて構成しておくことができる。例えば、発電・電
動機３１を高容量に構成し、発電機７を小容量に構成し
ておき、コントローラの指令で、センサーの検出信号に
応答してエンジンの全負荷、高負荷或いは中負荷時に
は、発電・電動機３１を働かせて発電し、低負荷時には
排気ガス流量が少ないので、発電・電動機３１を取り付
けたシャフト４を空転させて発電・電動機３１を非発電
状態にし、固定翼２０を絞って排気ガス流速を高め、発
電用タービン６を駆動して発電機７を働かせて発電を行
う制御を行うことができ、従って、このエネルギー回収
装置を持つターボチャージャは、部分負荷時の排気ガス
流量が少ない状態でも発電を可能にし、排気ガスエネル
ギーを効率的に回収することができる。
ージャ３０では、発電機７と発電・電動機３１との容量
を変えて構成しておくことができる。例えば、発電・電
動機３１を高容量に構成し、発電機７を小容量に構成し
ておき、コントローラの指令で、センサーの検出信号に
応答してエンジンの全負荷、高負荷或いは中負荷時に
は、発電・電動機３１を働かせて発電し、低負荷時には
排気ガス流量が少ないので、発電・電動機３１を取り付
けたシャフト４を空転させて発電・電動機３１を非発電
状態にし、固定翼２０を絞って排気ガス流速を高め、発
電用タービン６を駆動して発電機７を働かせて発電を行
う制御を行うことができ、従って、このエネルギー回収
装置を持つターボチャージャは、部分負荷時の排気ガス
流量が少ない状態でも発電を可能にし、排気ガスエネル
ギーを効率的に回収することができる。
【００２２】また、このエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャ３０は、発電タービン６の上流にはノズル
の絞り量をコントロールする固定翼２０が配置され、ま
た、発電用タービン６の下流で且つタービン２の上流に
はノズルの絞り量をコントロールする固定翼２１が配置
されている。従って、上記実施例と同様に、固定翼２
０，２１には、軸２２，２３がそれぞれ固定されてお
り、該軸２２，２３を回転させることによって発電用タ
ービン６のノズルの絞り量をコントロールすることがで
き、排気ガス流量に応じて発電用タービン６のタービン
ブレード１９及びタービン２のタービンブレード２８へ
導入される排気ガスに適正な速度を与えることができ
る。
ボチャージャ３０は、発電タービン６の上流にはノズル
の絞り量をコントロールする固定翼２０が配置され、ま
た、発電用タービン６の下流で且つタービン２の上流に
はノズルの絞り量をコントロールする固定翼２１が配置
されている。従って、上記実施例と同様に、固定翼２
０，２１には、軸２２，２３がそれぞれ固定されてお
り、該軸２２，２３を回転させることによって発電用タ
ービン６のノズルの絞り量をコントロールすることがで
き、排気ガス流量に応じて発電用タービン６のタービン
ブレード１９及びタービン２のタービンブレード２８へ
導入される排気ガスに適正な速度を与えることができ
る。
【００２３】
【発明の効果】この発明によるエネルギー回収装置を持
つターボチャージャは、上記のように構成されており、
次のような効果を有する。即ち、このエネルギー回収装
置を持つターボチャージャは、排気系即ち同一のタービ
ンハウジング内において、一段目の発電用タービンと二
段目のラジアルタービンとが同一中心軸上に設けられて
いるので、従来のように発電・電動機を持つターボチャ
ージャとエネルギー回収装置の発電タービンとを連結す
る排気管が不要になり、排気管を通じての熱の放散がな
く且つ機械損失が発生せず、エンジンから排出される排
気ガスが有するエネルギーを電気エネルギーとして高効
率に回収することができる。
つターボチャージャは、上記のように構成されており、
次のような効果を有する。即ち、このエネルギー回収装
置を持つターボチャージャは、排気系即ち同一のタービ
ンハウジング内において、一段目の発電用タービンと二
段目のラジアルタービンとが同一中心軸上に設けられて
いるので、従来のように発電・電動機を持つターボチャ
ージャとエネルギー回収装置の発電タービンとを連結す
る排気管が不要になり、排気管を通じての熱の放散がな
く且つ機械損失が発生せず、エンジンから排出される排
気ガスが有するエネルギーを電気エネルギーとして高効
率に回収することができる。
【００２４】しかも、前記発電用タービンと前記タービ
ンとが一体的に設置されるので、構造が大幅にコンパク
トに構成でき、部品点数も大幅に削減でき、製造コスト
を低減できる。更に、ターボチャージャのシャフトと発
電機の外側シャフトとが、同一中心軸に二重構造に構成
されているので、従来のように、別々に２個のシャフト
を設けるのに比較し、機械損失を減少させることができ
る。
ンとが一体的に設置されるので、構造が大幅にコンパク
トに構成でき、部品点数も大幅に削減でき、製造コスト
を低減できる。更に、ターボチャージャのシャフトと発
電機の外側シャフトとが、同一中心軸に二重構造に構成
されているので、従来のように、別々に２個のシャフト
を設けるのに比較し、機械損失を減少させることができ
る。
【００２５】更に、排気ガス流れに直列に配置された前
記発電用タービンと前記タービンとの各上流にノズルの
絞り量をコントロールする固定翼がそれぞれ配置されて
いるので、前記固定翼の回転調整は自由にコントロール
でき、エンジン回転数及び負荷を検出するセンサーの検
出信号に応じてコントローラで最適位置に制御すること
ができ、タービン効率の最適なポイントで運転すること
ができる。
記発電用タービンと前記タービンとの各上流にノズルの
絞り量をコントロールする固定翼がそれぞれ配置されて
いるので、前記固定翼の回転調整は自由にコントロール
でき、エンジン回転数及び負荷を検出するセンサーの検
出信号に応じてコントローラで最適位置に制御すること
ができ、タービン効率の最適なポイントで運転すること
ができる。
【００２６】このエネルギー回収装置を持つターボチャ
ージャは、シャフトには発電・電動機を設け、外側シャ
フトには発電機を設けているので、前記発電機と前記発
電・電動機との容量を変えて構成することができ、エン
ジンの全負荷、高負荷、中負荷、低負荷に応じて前記発
電機又は前記発電・電動機を働かせるかの制御もコント
ローラで行うことができ、特に、前記発電機を小容量形
に構成しておけば、部分負荷時の排気ガス流量が少ない
状態でも発電を可能にすることができ、有効に排気ガス
エネルギーを回収することができる。
ージャは、シャフトには発電・電動機を設け、外側シャ
フトには発電機を設けているので、前記発電機と前記発
電・電動機との容量を変えて構成することができ、エン
ジンの全負荷、高負荷、中負荷、低負荷に応じて前記発
電機又は前記発電・電動機を働かせるかの制御もコント
ローラで行うことができ、特に、前記発電機を小容量形
に構成しておけば、部分負荷時の排気ガス流量が少ない
状態でも発電を可能にすることができ、有効に排気ガス
エネルギーを回収することができる。
【図１】この発明によるエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャの一実施例を示す概略断面図である。
ボチャージャの一実施例を示す概略断面図である。
【図２】この発明によるエネルギー回収装置を持つター
ボチャージャの別の実施例を示す概略断面図である。
ボチャージャの別の実施例を示す概略断面図である。
１，３０ エネルギー回収装置を持つターボチャージャ ２ タービン ３ コンプレッサ ４ シャフト ５ 外側シャフト ６ 発電用タービン ７ 発電機 ８，３２ 発電用回転子 ２０，２１ 固定翼 ２２，２３ 固定翼を回転させる軸 ３１ 発電・電動機
Claims (3)
- 【請求項１】 排ガスエネルギーで駆動されるタービ
ン、及び該タービンを設けたシャフトに取り付けたコン
プレッサを有するターボチャージャにおいて、前記シャ
フトの外周に同一中心軸上に設けた前記シャフトとは独
立して回転できる外側シャフト、該外側シャフトに設け
た排ガスエネルギーで駆動される発電用タービン、前記
外側シャフトに設けた発電用回転子を有する発電機、及
び前記タービンと前記発電用タービンとは排ガス流に直
列に配置されていること、から構成したことを特徴とす
るエネルギー回収装置を持つターボチャージャ。 - 【請求項２】 排ガスエネルギーで駆動されるタービ
ン、該タービンを設けたシャフトに取り付けたコンプレ
ッサ、及び前記シャフト上に取り付けた発電・電動用回
転子を有する発電・電動機を備えたターボチャージャに
おいて、前記シャフトの外周に同一中心軸上に設けた前
記シャフトとは独立して回転できる外側シャフト、該外
側シャフトに設けた排ガスエネルギーで駆動される発電
用タービン、前記外側シャフトに設けた発電用回転子を
有する発電機、及び前記タービンと前記発電用タービン
とは排ガス流に直列に配置されていること、から構成し
たことを特徴とするエネルギー回収装置を持つターボチ
ャージャ。 - 【請求項３】 排気ガス流れに直列に配置された前記発
電用タービンと前記タービンとの各上流にノズルの絞り
量をコントロールする固定翼がそれぞれ配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー回
収装置を持つターボチャージャ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09504793A JP3239525B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | エネルギー回収装置を持つターボチャージャ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09504793A JP3239525B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | エネルギー回収装置を持つターボチャージャ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288242A true JPH06288242A (ja) | 1994-10-11 |
| JP3239525B2 JP3239525B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=14127156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09504793A Expired - Fee Related JP3239525B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | エネルギー回収装置を持つターボチャージャ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239525B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007146849A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Man Diesel Sa | 過給装置 |
| WO2007141969A1 (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Ihi Corporation | 電動過給機 |
| US7673452B2 (en) | 2006-01-24 | 2010-03-09 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Motor-driven supercharger |
| US7837448B2 (en) | 2006-01-26 | 2010-11-23 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Supercharger |
| US8096126B2 (en) | 2006-06-02 | 2012-01-17 | Ihi Corporation | Motor-driven supercharger |
| US8157543B2 (en) | 2006-03-23 | 2012-04-17 | Ihi Corporation | High-speed rotating shaft of supercharger |
| JP2012515287A (ja) * | 2009-01-12 | 2012-07-05 | エコモーターズ インターナショナル，インク | 電気制御ターボチャージャーにおける改良 |
| CN105952503A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 刘展文 | 发动机的增压装置 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP09504793A patent/JP3239525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007146849A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Man Diesel Sa | 過給装置 |
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| US8157543B2 (en) | 2006-03-23 | 2012-04-17 | Ihi Corporation | High-speed rotating shaft of supercharger |
| WO2007141969A1 (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Ihi Corporation | 電動過給機 |
| JP2007321698A (ja) * | 2006-06-02 | 2007-12-13 | Ihi Corp | 電動過給機 |
| US8001781B2 (en) | 2006-06-02 | 2011-08-23 | Ihi Corporation | Motor-driven supercharger |
| US8096126B2 (en) | 2006-06-02 | 2012-01-17 | Ihi Corporation | Motor-driven supercharger |
| JP2012515287A (ja) * | 2009-01-12 | 2012-07-05 | エコモーターズ インターナショナル，インク | 電気制御ターボチャージャーにおける改良 |
| CN105952503A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 刘展文 | 发动机的增压装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3239525B2 (ja) | 2001-12-17 |
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