JPS60135618A - タ−ボチヤ−ジヤ−排ガスエネルギ−回収発電方式 - Google Patents
タ−ボチヤ−ジヤ−排ガスエネルギ−回収発電方式Info
- Publication number
- JPS60135618A JPS60135618A JP58242852A JP24285283A JPS60135618A JP S60135618 A JPS60135618 A JP S60135618A JP 58242852 A JP58242852 A JP 58242852A JP 24285283 A JP24285283 A JP 24285283A JP S60135618 A JPS60135618 A JP S60135618A
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- Japan
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- exhaust gas
- generator
- turbocharger
- combustion engine
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃ＩＲｒ１Ａの排気ガスでターボチャージャ
ーを回転させ内燃機関出力を増大させるようζこした内
燃機関駆動発電装置において、内燃機関の排ガスエネル
ギー再利用による余剰エネルギーを回収発電し、発電装
置出力の増大を計るターボチャージャー排ガスエネルギ
ー回収発電方式に関するものである・ 一般化この種内燃機関駆動発電装置においては、内燃機
関の排ガスでターボチャージャーを回転して内燃ａｎ出
力を増大させることは従来広く行われているが、ターボ
チャージャー通過後の排ガスはなお高温、高圧で相当の
余剰エネルギーを有しているにもかかわらず、マフラー
を通して機外に無駄ζこ放出されているのが現状である
。従ってこの排ガスや内燃機関冷却後の熱エネルギーの
無効放出により、内燃機関の熱効率は４０％台にとどま
っている。これらの無効放出エネルギーを排熱回収ボイ
ラーなどにより回収せんとする試みは種々なされている
が、いずれもコストパーフォーマンスが悪く、なかなか
進展しないのが現状である。
ーを回転させ内燃機関出力を増大させるようζこした内
燃機関駆動発電装置において、内燃機関の排ガスエネル
ギー再利用による余剰エネルギーを回収発電し、発電装
置出力の増大を計るターボチャージャー排ガスエネルギ
ー回収発電方式に関するものである・ 一般化この種内燃機関駆動発電装置においては、内燃機
関の排ガスでターボチャージャーを回転して内燃ａｎ出
力を増大させることは従来広く行われているが、ターボ
チャージャー通過後の排ガスはなお高温、高圧で相当の
余剰エネルギーを有しているにもかかわらず、マフラー
を通して機外に無駄ζこ放出されているのが現状である
。従ってこの排ガスや内燃機関冷却後の熱エネルギーの
無効放出により、内燃機関の熱効率は４０％台にとどま
っている。これらの無効放出エネルギーを排熱回収ボイ
ラーなどにより回収せんとする試みは種々なされている
が、いずれもコストパーフォーマンスが悪く、なかなか
進展しないのが現状である。
なおターボチャージャーの排ガスの再々利用内燃機関は
理論的には古くから知られていたが、実用には困難であ
ったものを、最近この排ガスで回収タービンを回転し、
その回転動力を流体継手を介して機関のクランク軸に伝
えて出力を増加しようとするターボコンパウンドディー
ゼル機関なるものが実用化の城に達している。
理論的には古くから知られていたが、実用には困難であ
ったものを、最近この排ガスで回収タービンを回転し、
その回転動力を流体継手を介して機関のクランク軸に伝
えて出力を増加しようとするターボコンパウンドディー
ゼル機関なるものが実用化の城に達している。
しかしながら、この方式では流体継手の効率が低いため
、回収動力が無駄になること、および流体継手の動力を
クランク軸に伝達するメカニズムを組込むのに内燃機関
の大巾な改造が必要という欠点を有している。
、回収動力が無駄になること、および流体継手の動力を
クランク軸に伝達するメカニズムを組込むのに内燃機関
の大巾な改造が必要という欠点を有している。
本発明は上述したような点に着目してなされたもので、
従来の機械的な動力合成方式によらず、ターボチャージ
ャーの排ガスエネルギーを回収、再利用して効率的に電
気エネルギーに変換することにより、従来の内燃機関は
何んら改造を加えることなく、これに直結された主発電
機の出力側で電気的に重畳して総合出力の増大を計り、
内燃機関駆動発電装置の総合エネルギー効率の向上を計
るようにしたターボチャージャー排ガスエネルギー回収
発電方式を提供せんとするものである◇かかる目的を達
成するためζζ本発明は、内燃機開駆動発電装置におい
て、ターボチャージャーの排ガスで回収タービンを回転
し、この軸動力で減速機を介して補助誘導発電機を駆動
して、この補助誘導発電機の出力電源側に可変電圧可変
周波数インバータ（以下ＶＶＶＦインバータという）を
接続し、かっＶＶＶＦインバータの出力電源側を主発電
機の出カケーブルに接続して、ＶＶＶＦインバータの電
源回生モードを利用して補助誘導発電機の出力が定格以
内でかつ回収動力に適合するようＶＶＶＦインバータを
制御することにより、主発電機の出力を増加させるよう
にしたことを特徴とするＯ 以下、本発明の実施例につき添付図面を参照して説明す
る。第１図は内燃機関駆動発電装置に本発明に係る排ガ
スエネルギー回収発電装置を組込んだブロック図で、１
は内燃機関、２は内燃機関ｌにより駆動され主なる電力
を発生する交流発電機（以下主発電機と称す）である。
従来の機械的な動力合成方式によらず、ターボチャージ
ャーの排ガスエネルギーを回収、再利用して効率的に電
気エネルギーに変換することにより、従来の内燃機関は
何んら改造を加えることなく、これに直結された主発電
機の出力側で電気的に重畳して総合出力の増大を計り、
内燃機関駆動発電装置の総合エネルギー効率の向上を計
るようにしたターボチャージャー排ガスエネルギー回収
発電方式を提供せんとするものである◇かかる目的を達
成するためζζ本発明は、内燃機開駆動発電装置におい
て、ターボチャージャーの排ガスで回収タービンを回転
し、この軸動力で減速機を介して補助誘導発電機を駆動
して、この補助誘導発電機の出力電源側に可変電圧可変
周波数インバータ（以下ＶＶＶＦインバータという）を
接続し、かっＶＶＶＦインバータの出力電源側を主発電
機の出カケーブルに接続して、ＶＶＶＦインバータの電
源回生モードを利用して補助誘導発電機の出力が定格以
内でかつ回収動力に適合するようＶＶＶＦインバータを
制御することにより、主発電機の出力を増加させるよう
にしたことを特徴とするＯ 以下、本発明の実施例につき添付図面を参照して説明す
る。第１図は内燃機関駆動発電装置に本発明に係る排ガ
スエネルギー回収発電装置を組込んだブロック図で、１
は内燃機関、２は内燃機関ｌにより駆動され主なる電力
を発生する交流発電機（以下主発電機と称す）である。
３はターボチャージャー、４は内燃（ゑ１関１の吸気管
、５，６．７は排気管、８はマフラー、９は外部排気管
、１０は回収タービン、１１は高速回転する回収タービ
ン１０出力の速度を減速する減速機、１２は減速機１１
に直結される補助誘導発電機、１３は補助誘導発電機１
２の軸端に直結される速度検出発電機、１４は可変電圧
可変周波数インバータ（ＶＶＶＦインバータ）で、１４
ａのインバータと１４ｂのコンバークで措成される。１
５はＶＶＶＦインバータ１４の出力電源側のケーブル、
１６は主発電機２の出カケーブルである。
、５，６．７は排気管、８はマフラー、９は外部排気管
、１０は回収タービン、１１は高速回転する回収タービ
ン１０出力の速度を減速する減速機、１２は減速機１１
に直結される補助誘導発電機、１３は補助誘導発電機１
２の軸端に直結される速度検出発電機、１４は可変電圧
可変周波数インバータ（ＶＶＶＦインバータ）で、１４
ａのインバータと１４ｂのコンバークで措成される。１
５はＶＶＶＦインバータ１４の出力電源側のケーブル、
１６は主発電機２の出カケーブルである。
ｆＪＳ１図において、ターボチャージャー３の作用は公
知のもの故ここでの説明は省略するが、ターボチャージ
ャ−３の排ガスは排気管６により回収タービン１０１こ
導かれ、再び回収タービン１０を高速回転させて余剰エ
ネルギーを回収した後、排気管７を経てマフラー８で消
音され、外部排気管９により大気中に放出される。この
回収タービン１０は高速回転で、かつ主光１ＭＪ機２の
負荷変動に伴ない必然的に内燃機関ｌの排気ガス量が変
るので、回収タービン１θの回転速度も変動する。減速
機１１は高速回転するタービン軸出力を補助誘導発電機
１２の速度まで逓降させる。補助誘導発電機１２はこの
減速機１１を介して駆動される。図示の如く補助誘導発
′ｆｒＬ４ｎ １２の出力はＶＶＶＦ’インバータ１４
に入力され、また補助誘導発？Ｔｒ、 ｆＪ １２の軸
端に取付けられた速度検出発電（森の出力はｖｖｖｉｉ
’インバータ１４７こ入力されている。Ｖ、ＶＶＦイン
バータ１４の出力は、ケーブル１５で主交流発電機２の
出カケーブル１６に接続される。
知のもの故ここでの説明は省略するが、ターボチャージ
ャ−３の排ガスは排気管６により回収タービン１０１こ
導かれ、再び回収タービン１０を高速回転させて余剰エ
ネルギーを回収した後、排気管７を経てマフラー８で消
音され、外部排気管９により大気中に放出される。この
回収タービン１０は高速回転で、かつ主光１ＭＪ機２の
負荷変動に伴ない必然的に内燃機関ｌの排気ガス量が変
るので、回収タービン１θの回転速度も変動する。減速
機１１は高速回転するタービン軸出力を補助誘導発電機
１２の速度まで逓降させる。補助誘導発電機１２はこの
減速機１１を介して駆動される。図示の如く補助誘導発
′ｆｒＬ４ｎ １２の出力はＶＶＶＦ’インバータ１４
に入力され、また補助誘導発？Ｔｒ、 ｆＪ １２の軸
端に取付けられた速度検出発電（森の出力はｖｖｖｉｉ
’インバータ１４７こ入力されている。Ｖ、ＶＶＦイン
バータ１４の出力は、ケーブル１５で主交流発電機２の
出カケーブル１６に接続される。
このようにして回収タービン１０により回収された余剰
エネルギーは、軸動力となり減速機１１を介して補助誘
導発電機１２を駆動し、電力に変換されて主発電機２の
発生電力に重畳されて総合出力が増大される◇この場合
、ＶＶＶＦインバータ１４は回生モード域で使用される
ので実際にはインバータ１４ａはコンバータ、コンバー
タ１４ｂはインバータの動作をなし、補助誘導発電機１
２の出力が定格以内でかつ回収動力に適合するよう、速
度検出発電機１３の出力によりＶＶＶＦインバータ１４
を自動的にコントロールされて、電力回生が行われる。
エネルギーは、軸動力となり減速機１１を介して補助誘
導発電機１２を駆動し、電力に変換されて主発電機２の
発生電力に重畳されて総合出力が増大される◇この場合
、ＶＶＶＦインバータ１４は回生モード域で使用される
ので実際にはインバータ１４ａはコンバータ、コンバー
タ１４ｂはインバータの動作をなし、補助誘導発電機１
２の出力が定格以内でかつ回収動力に適合するよう、速
度検出発電機１３の出力によりＶＶＶＦインバータ１４
を自動的にコントロールされて、電力回生が行われる。
かくの如くに本発明方式は、従来の如き機械的動力合成
方式でなく、電気的にエネルギーの回収。
方式でなく、電気的にエネルギーの回収。
合成を行うもので、制御ならびに６揺の保護が電気的方
式なるが故に容易であり、かつ効率を高く。
式なるが故に容易であり、かつ効率を高く。
することが可能である。
本発明方式による排ガスエネルギー回収発電装置は別置
にしても良いが、主発電機の上部に搭載する構造にすれ
ば、据付はスペースを増加することなく、内燃機関駆動
発電装置の出力増強が可能である。
にしても良いが、主発電機の上部に搭載する構造にすれ
ば、据付はスペースを増加することなく、内燃機関駆動
発電装置の出力増強が可能である。
また内燃機関駆動発電装置を新設する場合は、本発明に
よる排ガスエネルギー回収発電装置の組込みも可能であ
り、既設の内燃機関駆動発電装置であればこれらを付加
することにより更に出力を増強することもできるなど種
々のバリニーシランが可能である。
よる排ガスエネルギー回収発電装置の組込みも可能であ
り、既設の内燃機関駆動発電装置であればこれらを付加
することにより更に出力を増強することもできるなど種
々のバリニーシランが可能である。
以上説明したように本発明によれば、内燃機関および主
発電機の定格ならび１ζ溝造を何んら変えることなく、
回収タービン駆動補助発電装置の発生電力分だけ、内燃
機関駆動発電装置の発電出力が増大されるので総合エネ
ルギー効率が向上する〇
発電機の定格ならび１ζ溝造を何んら変えることなく、
回収タービン駆動補助発電装置の発生電力分だけ、内燃
機関駆動発電装置の発電出力が増大されるので総合エネ
ルギー効率が向上する〇
第１図は内燃機関駆動発電装置に本発明に係る排ガスエ
ネルギー回収発電装置を組込んだブロック図である。 ｌ・・・・・内燃機関、２・・・・・・交流発電機（主
光？！！機）、３・・・・・・ターボチャージャー、８
・・・・・・マフラー、１０・・・・・回収タービン、
１１・・・・減速機、１２・・・・・・補助誘導発電機
、１３・・・・速度検出発電機、１４・・・・・・可変
電圧可変周波数インバータ、１５−・・−・・可変電圧
可変周波数インバータ１４の出力電源側ケーブル、１６
・・・−・交流発電機２の出カケーブル。 特許出願人 東洋電ａ製造株式会社 代表者 土 井 厚 手 続 補 正 書 （自発） 昭和５９年７月、１１／日 特許庁長官 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第２４２８５２号 ２、発明の名称 ターボチャージャー排ガスエネルギー回収発電方式３
補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便香号 １０４ 東京都中央区八重洲二丁目７番２号 明細１１（の［特許請求の範囲」の欄、「発明の詳細な
説明」の欄 ５、補正の内容 （１） 特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （２）明細書第３頁第２行目〜第３行目「・・・・、実
用には困難で・・・・・・」を「・・・・・・、実用化
は困難で・・・・・」に訂正する。 （３）同第５頁第４行目〜第５行目「・・・・・・回収
タービン１０出力・・・・・」を「・・・・・・回収タ
ービン１０の出力・・・・」に訂正する。 特許請求の範囲 内燃機関の排ガスでターボチャージャーを回転させ前記
内Ｐｉ ４（’！関出力を増大させるようにした内燃機
開駆動発電装置において、前記ターボチャージャーの排
ガスで回転する回収タービンと、該回収タービンの軸動
力で減速機を介して超動される補助品導発電機を備え、
該訪導発電機の出力電源側に可変電圧可変周波数インバ
ータを接続すると共に、該インバータの出力屯淵側を主
発電機の出カケーブル側に接続し、前記インバータのＩ
狂飾回生モードを利用して前記訪導発電供の出力が定格
以内でかつ回収動力に適合するよう前記インバータを制
御することにより前記主発電機の出力を増加させるよう
にしたことを特徴とするターボチャージャー排ガスエネ
ルギー回収発電方式。
ネルギー回収発電装置を組込んだブロック図である。 ｌ・・・・・内燃機関、２・・・・・・交流発電機（主
光？！！機）、３・・・・・・ターボチャージャー、８
・・・・・・マフラー、１０・・・・・回収タービン、
１１・・・・減速機、１２・・・・・・補助誘導発電機
、１３・・・・速度検出発電機、１４・・・・・・可変
電圧可変周波数インバータ、１５−・・−・・可変電圧
可変周波数インバータ１４の出力電源側ケーブル、１６
・・・−・交流発電機２の出カケーブル。 特許出願人 東洋電ａ製造株式会社 代表者 土 井 厚 手 続 補 正 書 （自発） 昭和５９年７月、１１／日 特許庁長官 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第２４２８５２号 ２、発明の名称 ターボチャージャー排ガスエネルギー回収発電方式３
補正をする者 事件との関係 特許出願人 郵便香号 １０４ 東京都中央区八重洲二丁目７番２号 明細１１（の［特許請求の範囲」の欄、「発明の詳細な
説明」の欄 ５、補正の内容 （１） 特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （２）明細書第３頁第２行目〜第３行目「・・・・、実
用には困難で・・・・・・」を「・・・・・・、実用化
は困難で・・・・・」に訂正する。 （３）同第５頁第４行目〜第５行目「・・・・・・回収
タービン１０出力・・・・・」を「・・・・・・回収タ
ービン１０の出力・・・・」に訂正する。 特許請求の範囲 内燃機関の排ガスでターボチャージャーを回転させ前記
内Ｐｉ ４（’！関出力を増大させるようにした内燃機
開駆動発電装置において、前記ターボチャージャーの排
ガスで回転する回収タービンと、該回収タービンの軸動
力で減速機を介して超動される補助品導発電機を備え、
該訪導発電機の出力電源側に可変電圧可変周波数インバ
ータを接続すると共に、該インバータの出力屯淵側を主
発電機の出カケーブル側に接続し、前記インバータのＩ
狂飾回生モードを利用して前記訪導発電供の出力が定格
以内でかつ回収動力に適合するよう前記インバータを制
御することにより前記主発電機の出力を増加させるよう
にしたことを特徴とするターボチャージャー排ガスエネ
ルギー回収発電方式。
Claims (1)
- 内燃機関の排ガスでターボチャージャーを回転させ前記
内燃機関出力を増大させるようにした内燃機関駆動発電
共ｎにおいて、前記ターボチャージャーの排ガスで回転
する回収タービンと、該回収タービンの軸動力で減速機
を介して駆動される補助誘導発電機を備え、該誘導発電
機の出力電源側に可変型可変周波数インバータを接続す
ると共に、該インバータの出力電源側を主発電機の出カ
ケーブル側に接続し、前記インバータの電源回生モード
を利用して前記誘導発電機の出力が定格以内でかつ回収
動力１ζ適合するよう前記インバータを制御するこ七に
より前記主発電機の出力を増加させるようにしたことを
特徴とするターボチャージャー排ガスエネルギー回収発
電方式。 ゛へ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58242852A JPS60135618A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | タ−ボチヤ−ジヤ−排ガスエネルギ−回収発電方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58242852A JPS60135618A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | タ−ボチヤ−ジヤ−排ガスエネルギ−回収発電方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135618A true JPS60135618A (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=17095231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58242852A Pending JPS60135618A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | タ−ボチヤ−ジヤ−排ガスエネルギ−回収発電方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60135618A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0438147A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Kubota Corp | インバータ式エンジン発電機 |
| WO2006062474A1 (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Power More Ltd | Power generation system using fuel cell |
| JP2010261382A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の排気ガスエネルギー回収装置 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP58242852A patent/JPS60135618A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0438147A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Kubota Corp | インバータ式エンジン発電機 |
| WO2006062474A1 (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Power More Ltd | Power generation system using fuel cell |
| JP2010261382A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の排気ガスエネルギー回収装置 |
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