JPS6095124A - 排気発電装置 - Google Patents

排気発電装置

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JPS6095124A
JPS6095124A JP58203238A JP20323883A JPS6095124A JP S6095124 A JPS6095124 A JP S6095124A JP 58203238 A JP58203238 A JP 58203238A JP 20323883 A JP20323883 A JP 20323883A JP S6095124 A JPS6095124 A JP S6095124A
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rotor shaft
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の排気ガスエネルギーを利用した発
電装置に関する。
例えば、自動車用内燃機関の排気ガスエネルギーを、実
トルクまたは動力に変換して回収する方式として、排気
エネルギーによって排気タービンを動作し、その駆動力
を歯車列を介して内燃機関のクランク軸に回収するこ七
が試みられている。
しかしながら、このような排気エネルギーの回収は、回
転変動等に対する追従性が悪かったり、また、排気ター
ビンの回転は非常に高いため、これを減速するための減
速装置を実用化することはむずかしく、実用段階にj±
至っていない。
一方、発電機は発電機ロータの回転速度が高い程発電容
量が大きく、したがって、排気エネルギーによって作動
せしめられる高速回転する排気タービンにより発電機を
駆動することは、排気エネルギーを効率的に利用する最
も有効な子役である。そして、発電機によって発電され
た電力をバッテリーに蓄電し、この電力により電動機を
駆動して軸力に回収したり、他の電気系の電源として利
用することによって、内燃機関の排気エネルギーを効果
的に回収することができる。
本発明は上記の点に鑑がみてなされたもので、その目的
は、内燃機関の排気エネルギーを利用して効率的に発電
することができる排気発電装置を提供しようとするもの
であり、その要旨とするところは、内燃機関の排気エネ
ルギーによってイ営動せしめられる排気タービンと、該
排気タービンによって駆動される発電機とからなり、前
記排気タービンのタービンインペラ軸と発電機のロータ
軸とを同一軸上に連結した排気発電装置にある。
次に、本発明に係る排気発電装置の一実施例を図面を用
いて詳細に説明する。
第1図において、1は排気タービンで、スクロール部2
aを有するタービンハウジング2と、該ハウジング2内
に配設されたタービンインペラ3を備え、前記スクロー
ル部2aを内燃機関の排気管に接続し、該スクロール部
2aに導入される排気ガスのエネルギーによってタービ
ンインペラ3が回転せしめられ、排気ガスは軸方向に設
けられた排気出口2bから図示しない排気管を介して排
出される。前記スクロール部2aの内壁にはセラミック
ファイバー等の断熱材4を介してステンレス鋼等の耐熱
金属からなる断熱壁5が装着され、また、タービンハウ
ジング2の排出口側円筒部の内面にはセラミック材等の
断熱材によって形成された断熱ガイド6が配設され、排
気ガスの熟成nkを防止している。
前記タービンインペラ3は窒化けい素等の熱強度に優れ
たセラミック材によって形成され、かつタービンインペ
ラ軸3aを一体成形によって構成している。なお、本実
施例においては、タービンインペラ軸3aと同軸上に配
設される後述する発電機10のロータ軸11をも、ター
ビンインペラ3およびタービンインペラ軸3aとセラミ
ンク材によって一体成形によって構成されている。また
、タービンインペラ軸3aと発電#11Oのa−タ軸1
1とをセラミック材によって各々別体に形成し、両者を
結合する場合には、第2図に示すように、タービンイン
ペラ軸3aとロータ軸11との結合端部の外周にセラミ
ック材と熱膨張係数がほぼ等しいコバール等の金属から
なる連結筒7を嵌合し、メタライズによって結合される
。なお、ロータ軸11は、サーメット等のヤング率の大
きなセラミック材によって構成することが望ましい。
8は前記タービンハウジング2の側部に断熱材9を介し
て配設され、ポルト92によって締め付けられる締付板
91により固定されたベアリングハウジングで、発電機
lOをポルト12によって数句けるようになっている。
前記発電機10は、発電機ケーシング13の中心部に配
設された前記ロータ軸11と、該ロータ軸11に嵌合結
合されたけい素鋼等の磁化性に優れた金属からなる発電
機ロータ14と、該発電機ロータ14の外側に配設され
たズテータコイルlリングハウジング16とによって構
成される。
前記ベアリングハウジング8および16には、円筒状の
ベアリング室8aおよび16a、該ベアリング室8aに
連通ずる潤滑油注入口8bおよび16b、該潤滑油注入
口に連通ずる潤滑油通路8Cおよび16c、前記ベアリ
ング室に連通ずる潤滑油排出通路8dおよびledが各
々形成されている。
20は前記ベアリングへウジン、グ8および16に形成
されたベアリング室8aおよび16a内に各々配設され
た固定ベアリングで、その外中央郡には前記潤滑油注入
溝8bに各々連通ずる環状溝20aおよび該環状溝20
aに連通ずる径方向の通路20bが形成されている。
21は該固定ベアリング20と前記発電機のロータ軸1
NとのIIJIに回転可能に配設されたオイルフロート
ベアリングであり、その外周中央部には前記固定ベアリ
ング20に形成された径方向通路20bに連通ずる環状
溝21aおよび該環状溝21aに連通ずる径方向の通路
21bか形成されている。
22は該フロートベアリング21の両側において前記固
定ベアリング20に装着されたスナップリングで、フロ
ートベアリング21の軸方向移動を規制している。
23は前記固定ベアリング21と発電機ハウジング13
との間およびカバー24との間に各々配設されたスラス
トベアリングである。
なお、同図において、25はスラストベアリング23と
前記ロータ軸11に形成された段部との間に配設された
位置決めリング、26は前記カバー24とロータ軸11
との間に配設されたオイルシールリングである。
本発明による排気発電装置は以上のように構成されてお
り、排気タービンlのスクロール部2aに導入される内
燃機関の排気ガスがタービンインペラ3に作用し、排出
口2bから排出されるが、この排気エネルギーによって
タービンインペラ3は高速回転せしめられる。この回転
はタービンインペラ軸3aと一体に構成された発電機ロ
ータ軸足された発電機ロータ14がタービンインペラ3
と同一回転で高速回転であるので、効率のよい発電を行
うことができる。
次に発電機ロータ軸11を軸支するベアリングの潤滑に
ついて説明する。図示しない油圧ポンプによって圧送さ
れる潤滑油は、ベアリング室・ウジング8および16に
形成された潤滑油注入口8bおよび16bに導入され、
潤滑油通路8cおよび16cを通ってスラストベアリン
グ23部に給油するとともに、固定ベアリング20に形
成された環状溝20aおよび径方向通路20bを通って
、フロートベアリング21の外周面部と該フロートベア
リング21に形成された環状溝21aに入る。該環状溝
21aに入った潤滑油は径方向通路2ibからフロート
ベアリング21の内周面とロータ軸11との間に流入し
、両者間に潤滑油11りを形成する。該フロートベアリ
ング21の内周面部から漏れる潤滑油はベアリング室8
aおよび16aに流出し、v1滑油排出通路8dおよび
16dから図示しない潤滑油槽に戻される。
なおこの実施例のよれば、タービンインペラ、タービン
インペラ軸および発電機のロータ軸をセラミック材によ
って構成したので、これら回転系を軽量に構成でき、高
速回転が得られるため、効率のよい発電装置を得ること
ができる。また、発電機ロータをヤング率の大きなセラ
ミック材によって構成したので、高速回転しても偏心、
変形が極めて少なく、常に円滑な動作を行うことができ
る。また、タービンインペラおよびタービンインペラ軸
と発電機のロータ軸とをセラミック材によって一体成形
したので、その製作が容易であるとともに、これらの組
立作業が不要となる。更に、発電機ロータ軸はオイルフ
ロートベアリングによって軸支されているので、高速回
転する排気タービンインペラによって駆動されるロータ
軸の焼付けを防止することができ常に円滑な回転を補償
することができる。
以−L詳細に説明したように、本発明は、排気りを同一
軸上に連結したので、タービンインペラ軸と発電機ロー
タ軸との間に動力伝達装置を介在する必要がないため、
これによる動力送出を無くすることができるとともに、
慣性質量が小さいためレスポンスが良く、効率の良い発
電装置を得ることができる。
また、本発明によれば、タービンインペラ軸と発電機の
ロータ軸とが同一軸上↓こ連結されているので、タービ
ンインペラ軸とロータ軸とを2個のベアリングによって
支持することができるため、ベアリング支持によるフリ
クションを最小にすることができ、動力損失が少なく効
率の良い排気発電装置tを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による発電装置の一実施例を示す縦断面
図、第2図は本発明装置に用いるタービンインペラと発
電機ロータ軸の連結機構の一例を示す断面図である。 l・・排気タービン 2−・タービンハウジング3・・
タービンインペラ 3a・・タービンインペラ軸 8.16−・ベアリング/\ウジング 10・・発電機 11・・発電機ロータ軸14・・発電
機ロータ 15Φ・ステータコイル20・Φ固定ベアリ
ング 21・・フロートベアリング 23Φφスラストベアリング 特許出願人 いすC自動車株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 (外1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)、内燃機関の排気エネルギーによって作動せしめら
    れる排気タービンと、該排気タービンによって駆動され
    る発電機とからなり、前記排気タービンのタービンイン
    ペラ軸と発電機のロータ軸とを同一軸上に連結したこと
    を特徴とする排気発電装置。 2)、前記排気タービンのタービンインペラをセラミッ
    ク材によって構成したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の排気発電装置。 3)、前記発電機のロータ軸をセラミック材によって構
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の排
    気発電装置。 4)、前記排気タービンインペラおよびタービンインペ
    ラ軸と前記発電機の四−夕軸とをセラミック材によって
    一体成形したことを特徴とする特許語中の箭囲第1項記
    貌の排気発電装置。 5)、前記些電機のロータ軸をオイルフロートベアリン
    グによって軸支したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の排気発電装置。
JP58203238A 1983-10-29 1983-10-29 排気発電装置 Granted JPS6095124A (ja)

Priority Applications (4)

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JP58203238A JPS6095124A (ja) 1983-10-29 1983-10-29 排気発電装置
AU34813/84A AU586411B2 (en) 1983-10-29 1984-10-29 Engine with exhaust energy recovery device and generator device for use with the engine
US06/666,058 US4694654A (en) 1983-10-29 1984-10-29 Exhaust energy recovery and generator for use with an engine
EP84307431A EP0141634A3 (en) 1983-10-29 1984-10-29 Engine with exhaust energy recovery device and generator device for use with the engine

Applications Claiming Priority (1)

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JPS6095124A true JPS6095124A (ja) 1985-05-28
JPH0432927B2 JPH0432927B2 (ja) 1992-06-01

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