KR20200140504A

KR20200140504A - 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치 및 선박

Info

Publication number: KR20200140504A
Application number: KR1020190067164A
Authority: KR
Inventors: 코우이치로 히로세; 다이키 와타나베
Original assignee: 가부시키가이샤 미쯔이 이앤에스 머시너리
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-16
Also published as: CN112049721A; CN112049721B

Abstract

[과제] 내연 기관의 과급기 잉여동력 회수장치의 과급기의 회전 샤프트를 감속기에 연결하는 구조에 있어서 샤프트의 진동을 억제한다.
[해결수단] 과급기 측의 샤프트와 감속기(9) 측의 샤프트(102)를 스플라인(spline) 이음(繼手)에 의해 연결하여 감속기(9)의 외부에서 감속기(9) 측의 샤프트(102)에 윤활유를 공급하는 입구라인(71)과 감속기(9) 측의 샤프트(102)에 공급된 윤활유를 감속기(9)의 외부로 배출함과 동시에 내연 기관을 순환하는 윤활유에 합류시키는 구성을 갖는 출구라인(72)을 배치한다.

Description

내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치 및 선박{TURBO CHARGER EXCESS POWER RECOVERY DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND SHIP}

본 발명은 내연기관의 과급기(過給機) 잉여동력 회수장치 및 선박에 관한 것이다.

기존의 디젤 엔진과 가스 엔진 등의 내연기관은 엔진의 배기 가스에 의해 과급기(터보 충전기)의 터빈을 회전 구동하고, 회전 구동하는 터빈에 의해 회전되는 압축기에 의해 급기 밀도를 높이고 엔진출력 향상을 도모하고 있다.

그러나 이처럼 과급기를 장착하여 배기 에너지의 유효이용을 도모해도 엔진의 고부하 시(고출력 시) 등에는 배기 에너지가 잉여로 되고, 이 잉여 배기 에너지를 낭비없이 이용하는 것이 연비 향상 뿐만 아니라 환경보호의 측면에서도 강하게 요청되고 있다.

이 엔진의 잉여 배기 에너지를 유효하게 활용하는 것으로써 과급기에 연결되어 과급기에 의해 회전 구동되는 유압펌프에서 유압을 생성시키고, 이 유압을 내연기관을 구동시키는 작동 장치의 구동원으로써 유압기구에 공급하는 과급기 잉여동력 회수장치가 알려져 있다(특허문헌 1).

특허문헌1 일본특허 제 6012810호 공보

이 과급기 잉여동력 회수장치의 과급기는 압축기와 터빈으로 이루어지고, 압축기와 터빈은 회전 샤프트(shaft)에 연결되어 있다. 엔진의 배기 가스에 의해 터빈이 회전 구동되고, 터빈에 의해 압축기가 회전한다. 압축기로부터 연장되는 회전 샤프트에는 감속기가 연결되고, 감속기에는 유압펌프가 연결된다.

이러한 구성에 있어서 회전 샤프트는 고속으로 회전하기 때문에 회전에 의한 회전 샤프트의 진동을 최대한 억제하지 않으면 안된다. 일반적으로 압축기로부터 감속기로 연장되는 회전 샤프트는 베어링으로 지지된다. 베어링의 근방은 회전 샤프트의 진동이 억제되지만, 그 이외의 부분은 억제되기 어렵다. 특히 회전 샤프트는 터빈 측의 회전 샤프트와 감속기 측의 회전 샤프트의 사이를 다이어프램 커플링(diaphragm coupling)으로 연결하지만, 다이어프램 커플링은 회전 샤프트의 진동을 억제하기는 어렵다.

따라서 본 발명은 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치의 과급기의 회전하는 샤프트를 감속기에 연결하는 구조에서 다이어프램 커플링과는 다른 방식으로 샤프트의 진동을 억제할 수 있는 과급기 잉여동력 회수장치 및 이 과급기 잉여동력 회수장치를 이용한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 형태는 유압으로 작동하는 작동 장치를 전자 제어함으로써 구동되는 내연기관과, 상기 내연기관의 배기 가스로에 배치되어 상기 내연기관의 배기 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전에 의해 회전하는 압축기를 구비하고, 상기 터빈 및 상기 압축기의 회전에 의해 과급된 급기(給氣)를 상기 내연기관의 흡기관에 공급하는 과급기와, 상기 터빈 및 상기 압축기의 회전을 전달하며 상기 터빈 및 상기 압축기로부터 연장된 샤프트에 의해 회전 구동되는 유압을 발생시키는 유압펌프와, 상기 샤프트의 회전수를 감속하여 상기 유압펌프에 전달하는 감속기와, 상기 유압펌프에 의해 생성되는 유압을 이용하여 구동하며, 상기 내연기관을 작동시키는 작동 장치를 갖추고, 상기 감속기와 상기 압축기의 사이를 잇는 상기 샤프트는 과급기 측의 샤프트와 감속기 측의 샤프트를 연결한 스플라인(spline) 이음(繼手)이 설치되어, 상기 스플라인 이음은 상기 샤프트의 베어링 위치에 설치되, 상기 감속기의 외부로부터 상기 감속기 측의 샤프트에 윤활유를 공급하는 입구라인과, 상기 감속기 측의 샤프트에 공급된 윤활유를 상기 감속기의 외부로 배출함과 동시에 상기 내연기관을 순환하는 윤활유에 합류시키는 구성을 갖는 출구라인을 가지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치 이다.

상기 입구라인이 상기 스플라인 이음에 윤활유를 공급하는 구성을 가지는 것이 바람직하다.

상기 스플라인 이음은 상기 과급기측 샤프트의 샤프트 축(軸)방향으로의 이동을 허용하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 과급기 측의 샤프트는 상기 스플라인 이음에 대하여 캔틸레버(cantilever) 구조인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 한 형태는 상기 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치가 탑재되고, 상기 내연기관은 선박의 추진용 엔진인 선박이다.

상기 과급기 잉여동력 회수장치 및 이 장치를 탑재한 선박에 의하면, 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치의 과급기의 회전하는 샤프트를 감속기에 연결하는 구조에 있어서 다이어프램 커플링과는 다른 방식으로 샤프트의 진동을 억제할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 과급기 잉여동력 회수장치의 주요 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에서 사용하는 과급기의 일례의 외관 사시도이다.
도 3은 본 실시 형태에서 사용하는 과급기의 샤프트 구조의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에서 사용하는 중간 샤프트와 피니언(pinion) 샤프트의 연결부분의 예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태의 샤프트 연결부분에 있어서 피니언 샤프트와 중간 샤프트의 연결 형태의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 피니언 샤프트에 윤활유를 공급하는 입구라인 및 출구라인을 예시하는 설명도이다.
도 7은 도 6의 AA 방향에서 본 설명도이다.

본 발명에 따른 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치 및 선박의 일 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시 형태의 과급기 잉여동력 회수장치(이후 회수장치라 하는) (200)의 주요한 구성을 나타내는 도면이다.

회수장치(200)는 내연기관(1)에 부수적으로 설치되는 장치이다. 회수장치 (200)는 과급기에 연결되어 과급기에 의해 회전 구동되는 유압펌프에 유압을 생성시켜 이 유압을 내연기관을 구동시키는 작동 기기(예를 들면 배기밸브와 연료 분사밸브)의 구동원이 되는 유압으로써 공급한다. 이러한 회수장치(200)의 처리를 배기 에너지 회수처리 한다. 이하, 회수장치(200) 및 배기 에너지 회수처리를 설명한다.

(회수장치 및 배기 에너지 회수처리) 회수장치(200)는 내연기관(1), 과급기(5), 유압펌프(10), 유압기구(20), 컨트롤러(50), 유압 제어 유닛(unit)(51)를 주로 포함한다.

내연기관(1)은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 선박에 탑재되는 추진용 저속 디젤 엔진(동력원 내연기관)이 있다. 내연기관(1)은 내연기관(1)을 구동시키는데 필요한, 예를 들면 배기밸브, 연료 분사밸브 등의 작동 장치가 유압을 통해 전자 제어되는 전자 제어 기관이다. 내연기관(1)에 과급기(5)가 설치되어 있다.

과급기(5)는 내연기관(1)의 배기 가스에 의해 회전 구동되어 내연기관(1)의 흡기관에 과급된 급기를 내연기관(1)에 공급한다. 과급기(5)는 구체적으로는 압축기(6) 및 터빈(7)을 포함한다. 압축기(6) 및 터빈(7)은 회전축(8)으로 연결된다. 내연기관(1)의 배기 가스에 의해 터빈(7)이 회전 구동되며, 터빈(7)에 의해 압축기(6)가 회전한다. 이에 따라 내연기관(1)의 급기 밀도가 높아지고 엔진의 출력이 향상된다.

또한 과급기(5)는 반드시 그 단수(段數)가 일단(一端)으로 한정되는 것은 아니다. 또한 내연기관(1)은 선박용 엔진에 한정되지 않고, 형식도 저속 디젤 엔진에 한정되는 것은 아니다. 천연 가스, 도시 가스 등을 연료로 하는 가스 엔진, 다른 모든 형식의 전자 제어 기관이 포함된다.

도 1에 나타낸 바와 같이 과급기(5)의 회전축(8)에 감속기(9)가 연결되며 감속기(9)에는 가변 용량형의 유압펌프(10)가 연결된다. 내연기관(1)의 크랭크축(2)의 일단에 감속기(3)가 연결되며, 감속기(3)에는 가변 용량형의 기관 구동 유압펌프(11)가 연결되어 있다.

감속기(3)를 마련하지 않고 기관 구동 유압펌프(11)를 내연기관(1)의 크랭크축(2)에 직결할 수 있다. 또한, 상기의 유압펌프(10) 및 기관 구동 유압펌프(11)는 도 1에서는 각각 1대 이지만, 어디 까지나 일례이며 여러대로도 좋다.

유압펌프(10)와 기관 구동 유압펌프(11)는 유압기구(20)의 중앙에 통합된다.

유압기구(20)는 내연기관(1)의 작동 장치를 포함하는 유압 제어 유닛(51)에 유압을 공급하여 작동 장치를 작동시켜 내연기관(1)을 구동시키는 기구이다. 유압기구(20)는 유로(油路) (21, 22, 23, 24, 26, 27) 및 제 1 역지(逆止) 밸브기구(30), 제 2 역지 밸브기구(35), 전자 개폐 밸브기구(44), 스타트업용 유압펌프(53), 절환(切換)밸브(55)를 포함한다.

유압기구(20)에서 기관 구동 유압펌프(11)의 한쪽의 토출구(吐出口)(11a)는 유로(21)에 연결된 제 1 역지 밸브기구(30)와, 유로(23)을 통해 내연기관(1)의 작동 장치의 유압제어 장치(51)에 연결되며, 기관 구동 유압펌프(11)는 유압을 공급한다. 유로(21, 22, 23)에 의해 제 1 유로가 형성된다. 기관 구동 유압펌프(11)의 다른쪽의 토출구(11b)는 유로(24)를 통해 유압펌프(10)의 다른쪽의 토출구(10b)에 연결된다.

유압펌프(10)는 과급기(5)에 연결되어 과급기(5)에 의해 회전 구동되어 유압을 발생시킨다. 유압펌프(10)의 다른쪽의 토출구(10a)는 유로(26)에 연결되고, 제 2 역지 밸브기구(35), 유로(27), 유로(23)를 통해 내연기관(1)의 작동 장치의 유압 제어 유닛(51)에 연결된다. 유압펌프(10)는 유압 제어 유닛(51)에 유압을 공급한다. 또한 유로(27)에서 분기(分岐)하는 형태로 유로(22), 제 1 역지 밸브 기구 (30), 유로(21)를 통해 기관 구동 유압펌프(11)의 다른쪽 토출구(11a)에도 연결된다.

또한, 유압펌프(10)의 토출구(10a), (10b) 및 기관 구동 유압펌프(11)의 토출구(11a), (11b)는 모두 토출구이다. 그러나 실제로는 후술하는 바와 같이 작동 상태에 따라 그 한쪽이 유압 토출구가 되고, 다른 쪽이 유압의 취입구(取入口)가 되는 것이지만, 본 실시 형태에서는 편의상 모두 토출구라고 부르기로 한다.

제 1 역지 밸브 기구(30)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 제 1 역지 밸브기구(30) 내의 도시되지 않은 전자 절환밸브가 전환되어서, 유로(22)에서 유로(21), 즉 유로(22)에서 기관 구동 유압펌프(11)로의 유압의 역류를 허용하는 역지 해제 기능이 있다.

이 역지 해제 기능이 OFF인 경우에 제 1 역지 밸브기구(30)는 기관 구동 유압펌프(11)로부터 유로(21)를 통해 유압 제어 유닛(51)으로 유압의 공급을 허용함과 동시에, 유로(22)로부터 기관 구동 유압펌프(11)로의 유압의 역류를 방지하는 일반적인 역지 기능이 작동한다.

한편, 이 역지 해제 기능이 ON인 경우에는 상술한 바와 같이 제 1 역지 밸브기구(30)는 유로(22)로부터 기관 구동 유압펌프(11)로의 유압의 역류를 허용한다. 또한 기관 구동 유압펌프(11)와 제 1 역지 밸브기구(30)의 사이에는 어큐뮬레이터(accumulator)가 배치되어도 좋다. 이 어큐뮬레이터는 해양파(海洋波), 배기 밸브 구동, 연료 분사 등에 따라 발생하는 유압 변동을 흡수한다.

제 2 역지 밸브기구(35)는 컨트롤러(50)의 제어에 의해 유로(27)로부터 유로(26), 즉 유로(27)로부터 유압펌프(10)로의 유압의 역류를 허용하는 역지 해제 기능이 있다.

이 역지 해제 기능이 OFF인 경우, 제 2 역지 밸브기구(35)는 유압펌프(10)로부터 유로(26)을 통해 유압 제어 유닛(51)과 제 1 역지 밸브기구(30)로의 유압의 공급을 허용함과 동시에 유로(27)로부터 유로(26), 즉 유로(27)로부터 유압펌프(10)로의 유압의 역류를 방지하는 일반적인 역지 기능이 작동한다. 한편 이 역지 해제 기능이 ON인 경우, 상술한 바와 같이 제 2 역지 밸브기구(35)는 유로(27)로부터 유로(26), 즉 유로(27)로부터 유압펌프(10)로의 유압의 역류를 허용한다.

유로(26)와 유로(24)의 사이에 전자 개폐 밸브기구(44)가 설치되고 전자 개폐 밸브기구(44)를 개변(開弁)함으로써 유로(26)의 유압을 유로(24)로 드레인(drain)시켜 유로(26)의 유압을 개방할 수 있다. 유로(26), 전자 개폐 밸브기구(44), 유로(24)에 의해 드레인 기구가 구성된다.

스타트업(start up)용 유압펌프(53)는 전동기(52)에 연결되어 있다. 스타트업용 유압펌프(53)는 내연기관(1)의 스타트업 시에 회전 구동되며, 유압을 유압 제어 유닛(51)에 공급한다.

전환 밸브(55)는 유로(23)의 작동유를 작동유원(作動油源)으로 되돌리기 위한 밸브이다. 또한 작동유원으로부터 유압기구(20)로의 작동유의 공급은 유로(24)로부터 시작된다.

컨트롤러(50)는 작동 장치를 포함하는 유압 제어 유닛(51)을 전자 제어하며, 내연기관(1)의 구동을 제어하는 부분이다. 컨트롤러(50)는 내연기관(1)의 부하율(負荷率) 정보를 얻는 센서에 의해, 예를 들어 급기 흡입 온도, 과급기(5)의 하류 측의 소기압(掃氣壓) 등을 검출하며, 후술하는 바와 같이 이 검출한 소기압 및 흡입 온도 등과 내연기관(1)의 부하율에 따라 유압펌프(10), 기관 구동 유압펌프(11), 제 1 역지 밸브기구(30), 제 2 역지 밸브기구(35), 전자 개폐 밸브기구(44), 게다가 후술하는 과급기(5)의 터빈(7)으로 보내는 배기가스 유량을 제어하는 제어밸브 등의 작동을 전기적으로 제어한다. 또한 컨트롤러(50)가 상술한 부하율, 소기압 및 흡입 온도 이외의 파라미터(parameter)를 이용하여 유압펌프(10), 기관 구동 유압펌프(11), 제 1 역지 밸브기구(30), 제 2 역지 밸브기구 (35), 전자 개폐 밸브기구(44), 제어밸브 등의 작동을 제어하는 경우도 있다.

유압 제어 유닛(51)은 내연기관(1)의 구동을 위한 배기 밸브, 연료 분사 밸브 등의 유압으로 작동하는 작동 장치로 구성되며, 이러한 작동 장치는 컨트롤러(50)에 의해 전자 제어된다.

도 2는 과급기(5)의 일례의 외관 사시도이다. 과급기(5)는 압축기(6), 터빈(7), 감속기(9) 및 사일런서(silencer)(60)를 포함한다. 터빈(7)에는 배기관(7a)으로부터 배기가스가 들어가 터빈(7)을 회전시키며, 관(7b)으로부터 외기(外氣)로 배기된다. 한편 압축기(6)에서는 외기의 흡기 가스를 원환(円環)의 외주부분(6a)으로 흡입하며, 압축기(6)에서 압축된 가스가 도시되지 않은 관으로부터 급기 매니폴드(manifold)로 공급된다. 사일런서(60)는 압축기(6)으로부터 발생하는 소리를 억제한다. 사일런서(60)에 대해서 압축기(6)의 반대편에는 감속기(9)가 설치되어 있다. 감속기(9)는 과급기(5)로부터 연장되며 고속 회전하는 샤프트의 회전수를 감속하여 유압펌프(10)에 전달한다.

이러한 과급기(5)에 있어서 터빈(7)의 회전 날개와 압축기(6)의 회전 날개를 연결하는 하나의 회전 샤프트가 설치되고, 또한 회전 샤프트에 다이어프램 커플링 등에 의해 연결된 중간 샤프트가 연장된다. 중간 샤프트는 감속기(9) 측의 피니언 샤프트와 연결된다.

도 3은 본 실시 형태에서 사용하는 과급기의 샤프트 구조의 일례를 설명하는 도면이다. 구체적으로는 도 3은 본 실시 형태에 있어서 중간 샤프트(100)와 감속기(9) 및 유압펌프(10) 유압펌프(10-1), (10-2) 사이의 장치 구성을 설명하는 도면이다.

도시되지 않은 회전 샤프트와 연결된 중간 샤프트(100)는 과급기(5)의 내부를 가로질러 사일런서(60)의 측벽에서 피니언 샤프트와 연결된다. 도 3의 예에서는 하나의 피니언 샤프트에 대해 감속기(9)의 기어(gear)를 통해 2개의 유압펌프(10-1), (10-2)가 설치되어 있다.

도 4는 중간 샤프트(100)와 피니언 샤프트(102)의 연결부분의 예를 설명하는 도면이다. 피니언 샤프트(102)는 감속기(9)의 도시되지 않은 기어에 연결된 샤프트이며 터빈(7) 및 압축기(6)의 회전에 의해 회전 구동된다. 즉 중간 샤프트(100)는 터빈(7) 및 압축기(6)의 회전을 전달하는, 터빈(7) 및 압축기(6) 측으로부터 연장되는 샤프트이다. 유압펌프(10-1), (10-2)는 중간 샤프트(100)의 회전에 의해 회전 구동되는 유압을 발생한다.

여기서 피니언 샤프트(102)와 중간 샤프트(100)의 연결부분(106)에 베어링(104)이 설치되어 있다. 베어링(104)은 피니언 샤프트(102)의 외주와 접하고 있다. 피니언 샤프트(102)는 중공(中空) 샤프트이고 중공 샤프트의 공동 부분에 중간 샤프트(100)가 삽입되는 구조로 되어있다. 따라서 피니언 샤프트(102)와 중간 샤프트(100)가 접하는 부분이 연결부분(106)이며, 이 연결부분 (106)의 축 방향 위치에 베어링(104)이 설치된다.

도 5는 연결부분(106)에 있어서 피니언 샤프트(102)와 중간 샤프트 (100)의 접속 형태의 예를 나타내는 도면이다. 중간 샤프트(100)는 복수의 이빨이 샤프트의 외주(外周)에 설치된 스플라인 샤프트로 되어있고, 피니언 샤프트(102)의 중공 샤프트의 내벽에는 스플라인 샤프트에 대응하는 형상의 스플라인 구멍이 설치되며, 스플라인 샤프트와 스플라인 구멍이 회전 방향으로 맞물리도록 구성되어 있다. 이 연결부분(106)의 회전 방향에는 회전 토크(torque)가 감속기(9) 측에 전달되지만, 샤프트 축 방향에는 중간 샤프트(100)가 피니언 샤프트(102)에 대해 미끄럼 기능을 갖도록 되어있다.

즉, 감속기(9)와 압축기(6)의 사이를 연결하는 샤프트는 과급기(5) 측의 중간 샤프트(100)와 감속기(9) 측의 피니언 샤프트(102)를 연결하는 스플라인 이음의 연결부분(106)이 설치되고, 스플라인 이음의 연결부분(106)은 샤프트 베어링(bearing)(104)의 위치에 설치되어 있다.

연결부분(106)이 이러한 구성을 가지고 있기 때문에, 터빈(7)으로부터 연장된 회전 샤프트와 연결된 중간 샤프트(100)가 고속회전(예를 들어 10,000rpm 정도)에 의한 진동이 발생해도 피니언 샤프트(102)와 중간 샤프트(100)의 연결부분(106)에 베어링(104)가 설치되어 있기 때문에, 연결부분(106)의 진동을 억제할 수 있다. 특히 중간 샤프트(100)는 도시되지 않은 과급기축 측의 받이를 지지점으로 하여 감속기(9)의 기어 측을 향하여 연장되는 캔틸레버(cantilever) 대들보 구조이기 때문에 진동이 발생하기 쉬운 구조이지만, 연결부분(106)에 있어서 베어링(104)에서 중간 샤프트(100)가 지지되기 때문에 중간 샤프트(100)측의 진동을 효율적으로 억제할 수 있다. 피니언 샤프트(102)와 중간 샤프트(100)를 안정적으로 교합시킬 수 있다.

특히 피니언 샤프트(102)의 중공 샤프트 내에 중간 샤프트(100)가 삽입되는 것이 베어링(104)과 피니언 샤프트(102)가 접해서 피니언 샤프트(102)를 베어링(104)이 지지하고, 감속기(9)의 기어와 교합되는 피니언 샤프트(102)가 샤프트 축 방향으로 이동하지 않도록 위치를 고정할 수가 있다는 점에서 바람직하다.

또한 스플라인 이음의 연결부분(106)은 중간 샤프트(100)가 미끄럼 기능을 갖도록 구성되는, 즉 과급기(5) 측의 중간 샤프트(100)의 샤프트축 방향으로의 이동을 허용하도록 구성되어 때문에 중간 샤프트(100)가 샤프트축 방향으로 변위(變位)하는 진동 등이 발생해도 연결부분(106)에서 변위를 흡수할 수 있어서 피니언 샤프트(102)에 진동이 전달되는 것이 억제된다. 또한 설계 치수(寸法)에 있어서 샤프트 치수 등에 오차가 있고, 연결부분(106)에 있어서 중간 샤프트(100) 끝의 위치가 목표로 하는 설계 위치에 대해 어긋나 있어도 피니언 샤프트(102) 위치의 정밀도는 이 설계 위치에 대한 위치 어긋남의 영향을 받지 않는다.

스플라인 이음의 연결부분(106)은 사일런서(60)의 영역에 위치시킴으로써, 피니언 샤프트(102)를 길게하지 않고, 감속기(9)의 기어와 교합시킬 수 있기 때문에 교합 위치에서 진동을 억제할 수 있다.

도 6 및 도 7에서 예시하듯이 감속기(9) 측의 샤프트인 피니언 샤프트(102)에 윤활유를 공급하기 위한 입구라인(line)(71)과 피니언 샤프트(102)에 공급된 윤활유를 배출하기 위한 출구라인(72)을 과급기 잉여동력 회수장치(200)가 갖추고 있다. 도 7에서 예시하듯이 감속기(9)에는 네 개의 유압펌프(10)가 설치되어 있다.

입구라인(71)은 감속기(9)의 측방(側方)이 되는 측방부(73)에 연결되어 있고, 감속기(9)의 외부와 내부를 연통하고 있다. 감속기(9)의 내부에 배치되는 피니언 샤프트(102)의 근방까지 입구라인(71)이 연장되어 있다. 출구라인(72)은 감속기(9)의 아래쪽이 되는 하방부(74)에 연결되어 있고, 감속기(9)의 내부와 외부를 연통하고 있다. 피니언 샤프트(102)의 근방까지 출구라인(72)의 일단이 연장되어 있다. 입구라인(71) 및 출구라인(72)이 감속기(9)에 연결되는 위치는 상기에 한정되지 않고 적절하게 변경할 수 있다.

출구라인(72)에서 배출되는 윤활유가 내연기관(1)을 순환하는 윤활유와 합류하는 상태에서 출구라인(72)의 다른 한쪽 끝을 내연기관(1)의 소정부분과 연결하도록 구성해도 좋다. 구체적으로 예를 들면 출구라인(72)의 다른 한쪽 끝은 내연기관(1)의 크랭크 케이스(crank case) 및 오일(oil) 탱크에 연결할 수 있다.

입구라인(71) 및 출구라인(72)을 구비함으로써 피니언 샤프트(102)에 윤활유가 공급되므로 피니언 샤프트(102)를 안정적으로 회전시킬 수 있다. 피니언 샤프트 (102)에 발생하는 진동을 억제하기에 더 유리하다.

내연 기관(1)은 순환하는 윤활유를 입구라인(71)에 공급하는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의하면 피니언 샤프트(102)에 윤활유를 공급하기 위한 펌프 등의 기기를 별도로 추가할 필요가 없어진다. 또한 별도 설치되는 오일 탱크에서 입구라인(71)에 윤활유가 공급되는 구성으로 해도 좋다. 또한 출구라인(72)에서 배출되는 윤활유를 별도로 설치되는 드레인(drain) 탱크로 회수하도록 구성해도 좋다.

입구라인(71)에서 공급되는 윤활유로 감속기(9)를 윤활하는 구성으로 해도 좋다. 피니언 샤프트(102)의 회전의 안정성을 향상하기에 유리하다.

이러한 과급기(5)를 갖춘 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치는 바람직하게는 선박에 탑재될 수 있다. 이 경우에 내연 기관은 선박의 추진용 엔진인 것이 바람직하다. 과급기(5)의 회전을 전달하는 샤프트의 진동을 상술한 바와 같이 억제할 수 있으므로 샤프트 및 감속기(9)를 통해 터빈(7)으로부터 유압펌프(10)로의 회전을 안정적으로 전달할 수 있기 때문에, 과급기 잉여동력 회수장치를 안정적으로 작동시킬 수 있다.

상술한 과급기 잉여동력 회수장치 및 선박은 일례에 지나지 않고 본 발명의 취지에 따라 다양한 변형이 가능하며 그것들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.

1 내연기관
2 크랭크(crank) 축(軸)
3 감속기(減速機)
4 배기 가스로(路)
5 과급기(過給機)
6 압축기
6a, 7b 관(管)
7 터빈(turbine)
7a 배기관
8 회전축
9 감속기
10 유압펌프
10a, 10b, 11a, 11b 토출구(吐出口)
11 기관 구동 유압펌프
20 유압기구
21, 22, 23, 24, 26, 27 유로(油路)
30 제 1 역지(逆止) 밸브기구
44 전자 개폐 밸브기구
35 제 2 역지(逆止) 밸브기구
50 컨트롤러
51 유압 제어 유닛(unit)
52 전동기
53 스타트업(start up)용 유압펌프
60 사일런서(silencer)
71 입구라인
72 출구라인
73 측방부(側方部)
74 하방부(下方部)
100 중간 샤프트
102 피니언(pinion) 샤프트(shaft)
104 베어링(bearing)
106 연결부분
200 과급기 잉여동력 회수장치

Claims

유압으로 작동하는 작동 장치를 전자 제어함으로써 구동되는 내연기관과,
상기 내연기관의 배기 가스로에 배치되어 상기 내연 기관의 배기가스에 의해 회전하는 터빈과 상기 터빈의 회전에 의해 회전하는 압축기를 구비하고, 상기 터빈 및 상기 압축기의 회전에 의해 과급된 급기를 상기 내연기관의 흡기관에 공급하는 과급기와,
상기 터빈 및 상기 압축기의 회전을 전달하며 상기 터빈 및 상기 압축기로부터 연장되는 샤프트에 의해 회전 구동되는 유압을 발생시키는 유압펌프와,
상기 샤프트의 회전수를 감속하여 상기 유압펌프로 전달하는 감속기와,
상기 유압펌프에 의해 생성되는 유압을 이용하여 구동하는 상기 내연기관을 작동시키는 작동 장치를 구비하며,
상기 감속기와 상기 압축기의 사이를 연결하는 상기 샤프트에 과급기 측의 샤프트와 감속기 측의 샤프트를 연결하는 스플라인 이음이 설치되고,
상기 스플라인 이음은 상기 샤프트의 베어링의 위치에 설치되고,
상기 감속기의 외부로부터 상기 감속기 측의 샤프트로 윤활유를 공급하는 입구라인과,
상기 감속기 측의 샤프트로 공급된 윤활유를 상기 감속기의 외부로 배출함과 동시에 상기 내연기관을 순환하는 윤활유에 합류시키는 구성을 갖는 출구라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치.
제 1항에 있어서, 상기 입구라인이 스플라인 이음에 윤활유를 공급하는 구성을 갖는 내연기관의 과급기 잉여동력 회수장치.
제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 스플라인 이음은 상기 과급기 측의 샤프트의, 샤프트 축 방향으로의 이동을 허용하도록 구성된 내연 기관의 과급기 잉여동력 회수장치.
제 1~3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스플라인 이음에 대해 상기 과급기 측의 샤프트는 캔틸레버 구조인 내연 기관의 과급기 잉여동력 회수장치.
제 1~4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기와 상기 감속기 사이에는 상기 회전 샤프트가 통과하는 사일런서가 설치되고,
상기 스플라인 이음은 상기 사일런서의 영역에 위치하는 내연 기관의 과급기 잉여동력 회수장치.
제 1~5항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 과급기 잉여동력 회수장치가 탑재되며,
상기 내연 기관은 선박의 추진용 엔진인 것을 특징으로 하는 선박.