(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受の内輪が軸から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得るタービン発電機を提供する。【解決手段】一方の軸２に、第一の軸受１１の内輪を固定するナット４０を螺着すると共に、他方の軸３に、第二の軸受２０の内輪を固定するナット５０を螺着する。両側に軸を有し一方の軸にタービンが設けられたロータと、タービンを包囲して収容するタービンハウジングと、ロータを包囲するモータステータを収容し且つ一方の軸との間に第一の軸受を備えて前記タービンハウジングに固定されるステータハウジングと、ロータの他方の軸との間に第二の軸受を備えて前記ステータハウジングに固定される軸受フランジとを有するタービン発電機であって、一方の軸に、第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、他方の軸に、第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着したことを特徴とするタービン発電機。【選択図】図１
2010242552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側に軸を有し一方の軸にタービンが設けられたロータと、前記タービンを包囲して収容するタービンハウジングと、前記ロータを包囲するモータステータを収容し且つ前記一方の軸との間に第一の軸受を備えて前記タービンハウジングに固定されるステータハウジングと、前記ロータの他方の軸との間に第二の軸受を備えて前記ステータハウジングに固定される軸受フランジとを有するタービン発電機であって、
前記一方の軸に、前記第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、前記他方の軸に、前記第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着したことを特徴とするタービン発電機。
【請求項２】
前記一方の軸に螺着されるナットとタービンとの間にクリアランスを確保するよう構成した請求項１記載のタービン発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の排熱を利用して発電を行うタービン発電機を車両等に搭載し、エネルギーの有効利用を図ることが提案されている。
【０００３】
この種の装置としては、例えば、図２に示される如く、エンジン６０を冷却して高温となったクーラントをラジエータ６１で冷却しポンプ６２により循環させるようにした内燃機関において、ラジエータ６１の上流側に熱交換器３１を配設し、該熱交換器３１に液状の冷却用媒体をポンプ３２により供給して前記高温のクーラントと熱交換させ、冷却用媒体が気化して生じた作動流体を前記タービン発電機１００のタービン４に供給することにより発電機Ｍにて発電を行い、該タービン４を回転駆動した後の低圧の作動流体を凝縮器３３によって冷却凝縮させて液化させた後、再び前記熱交換器３１に供給するようにしたものがある。
【０００４】
尚、図２に示されるような排熱を利用する装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００５】
一方、図３は、本発明者等が開発した初期のタービン発電機１００の一例を示す側断面図であり、図３中、１は両側に軸２，３を備えたロータであり、該ロータ１の一方の軸２にはタービン４が一体に嵌着されている。５は前記タービン４を収容するように形成されたタービンハウジングであり、該タービンハウジング５は、圧力を有する作動流体を前記タービン４に導くためのスクロール通路６を有していると共に、タービン４を回転駆動した後の低圧となった作動流体を排気するための排出通路６ａを有している。
【０００６】
７は固定ボルト８によって前記タービンハウジング５に一体に組み付けるようにしたステータハウジングであり、該ステータハウジング７は、前記一方の軸２に近づくよう内周側に突出し更に内周部がロータ１に近づくように環状に突出した筒状突出部９を有しており、該筒状突出部９によって形成されるモータステータ収容部１０ａに、ロータ１を包囲するように形成したモータステータ１０のタービンハウジング５側の一端部（図３の例では左側端部）を収容して保持するようになっている。更に、前記筒状突出部９の内周部と一方の軸２との間には第一の軸受１１が配置されて一方の軸２を回転可能に支持するようになっている。前記モータステータ１０は、内側のコイルからなるステータ１２と、該ステータ１２より軸方向の長さが長い外側のステータスリーブ１３とにより構成されている。
【０００７】
又、前記タービンハウジング５に一体に組み付けられるステータハウジング７の端面には、前記スクロール通路６の作動流体をタービン４へ周方向から導くノズル部１４に対して周方向に複数配置するようしたベーン１５を有し、且つ該各ベーン１５を固定するプレート１６が嵌合凹部に配置されており、該プレート１６は前記タービンハウジング５とステータハウジング７の組み付けによってその相互間に挾持されるようになっている。
【０００８】
１７は固定ボルト１８によって前記ステータハウジング７に一体に組み付けるようにした軸受フランジであり、該軸受フランジ１７は、前記モータステータ１０の反タービンハウジング５側の他端部（図３の例では右側端部）の内側において軸方向へ突出して該モータステータ１０の他端部を保持するようにした筒状突出部１９を有しており、更に、該筒状突出部１９の内周部と前記ロータ１の他方の軸３との間には第二の軸受２０が配置されて他方の軸３を回転可能に支持するようになっている。２１は、前記軸受フランジ１７における他方の軸３が対応する位置に貫通するように形成された開口である。
【０００９】
２２は固定ボルト２３により前記軸受フランジ１７に一体に組み付けるようにした蓋部材であり、該蓋部材２２は、前記軸受フランジ１７に備えた開口２１を塞ぐように突出して該開口２１に嵌合される凸部２４を有している。尚、図３中、２５は、タービンハウジング５とステータハウジング７との間、モータステータ１０の外周とステータハウジング７との間、及び、軸受フランジ１７と蓋部材２２との間に設けたシールリング等からなるシール材であり、前記モータステータ１０の外周とステータハウジング７との間に設けたシール材２５は、ステータハウジング７に形成されたモータステータ１０用の冷却水路７ａに対し給排口（図示せず）を介して流通される冷却水のシールを行うようになっている。
【００１０】
そして、前記ロータ１とモータステータ１０とにより発電機Ｍが形成され、該発電機Ｍの同軸上に前記タービン４が備えられることによってタービン発電機１００が構成され、このように構成したタービン発電機１００によれば、組み立てが容易でしかもコンパクトな形状とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−８２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、図３に示されるようなタービン発電機１００においては、運転時、軸２，３の各部温度は常温以上の温度で平衡状態になるが、停止時には、軸２，３の基端側（ロータ１側）は体積が大きいため、冷えにくく高温を維持する反面、軸２，３の先端側（反ロータ１側）は体積が小さいため、冷えやすく先に低温となり、この温度差に伴う熱収縮量の差により前記軸２，３の先端側の径が基端側よりそれぞれ相対的に小さくなり、しかも、第一の軸受１１と第二の軸受２０の内輪はそれぞれ軸２，３に対し単に圧入されているだけであるため、前記タービン発電機１００の運転・停止による軸２，３の熱膨張・収縮の繰り返しにより、第一の軸受１１と第二の軸受２０の内輪が軸２，３から抜ける方向へずれてしまい、該第一の軸受１１と第二の軸受２０が円滑に機能しなくなる虞があった。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑み、軸受の内輪が軸から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得るタービン発電機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、両側に軸を有し一方の軸にタービンが設けられたロータと、前記タービンを包囲して収容するタービンハウジングと、前記ロータを包囲するモータステータを収容し且つ前記一方の軸との間に第一の軸受を備えて前記タービンハウジングに固定されるステータハウジングと、前記ロータの他方の軸との間に第二の軸受を備えて前記ステータハウジングに固定される軸受フランジとを有するタービン発電機であって、
前記一方の軸に、前記第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、前記他方の軸に、前記第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着したことを特徴とするタービン発電機にかかるものである。
【００１５】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１６】
運転時、前記一方の軸と他方の軸の各部温度は常温以上の温度で平衡状態になり、停止時には、各軸の基端側（ロータ側）は体積が大きいため、冷えにくく高温を維持する反面、各軸の先端側（反ロータ側）は体積が小さいため、冷えやすく先に低温となり、この温度差に伴う熱収縮量の差により前記各軸の先端側の径が基端側よりそれぞれ相対的に小さくなるが、本発明のタービン発電機においては、一方の軸に、第一の軸受の内輪を固定するナットを螺着すると共に、他方の軸に、第二の軸受の内輪を固定するナットを螺着してあるため、前述のようなタービン発電機の運転・停止による各軸の熱膨張・収縮の繰り返しが生じても、第一の軸受と第二の軸受の内輪が各軸から抜ける方向へずれてしまうことはナットにより阻止することが可能となり、該第一の軸受と第二の軸受が円滑に機能する。
【００１７】
又、前記一方の軸には、ナットの代わりに円筒状のカラーを第一の軸受の内輪とタービンとの間に介装させることも可能ではあるが、この場合、該タービンに接触する部材が一つ増えることとなり、これは、前記カラーの軸線方向における寸法公差が一方の軸に対するタービンの取り付けに影響を及ぼすことを意味し、タービンハウジングの排出通路内周面に対するタービンのチップクリアランスを精度良く保持する上で支障を来たすこととなって、好ましくないが、前記タービン発電機において、前記一方の軸に螺着されるナットとタービンとの間にクリアランスを確保するよう構成すると、該ナットの軸線方向における寸法公差が一方の軸に対するタービンの取り付けに影響を及ぼす心配がなく、タービンハウジングの排出通路内周面に対するタービンのチップクリアランスを精度良く保持する上でも有効となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のタービン発電機によれば、軸受の内輪が軸から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例を示す側断面図である。
【図２】内燃機関にタービン発電機を搭載した場合の一例を示す全体概要構成図である。
【図３】本発明者等が開発した初期のタービン発電機の一例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施例であって、図中、図２及び図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２及び図３に示すものと同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図１に示す如く、一方の軸２に、第一の軸受１１の内輪を固定するナット４０を螺着すると共に、他方の軸３に、第二の軸受２０の内輪を固定するナット５０を螺着した点にある。
【００２２】
本実施例の場合、前記一方の軸２に螺着されるナット４０とタービン４との間には、クリアランスｃを確保するよう構成してある。
【００２３】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００２４】
運転時、軸２，３の各部温度は常温以上の温度で平衡状態になり、停止時には、軸２，３の基端側（ロータ１側）は体積が大きいため、冷えにくく高温を維持する反面、軸２，３の先端側（反ロータ１側）は体積が小さいため、冷えやすく先に低温となり、この温度差に伴う熱収縮量の差により前記軸２，３の先端側の径が基端側よりそれぞれ相対的に小さくなるが、図１に示すタービン発電機１００においては、一方の軸２に、第一の軸受１１の内輪を固定するナット４０を螺着すると共に、他方の軸３に、第二の軸受２０の内輪を固定するナット５０を螺着してあるため、前述のようなタービン発電機１００の運転・停止による軸２，３の熱膨張・収縮の繰り返しが生じても、第一の軸受１１と第二の軸受２０の内輪が軸２，３から抜ける方向へずれてしまうことはナット４０，５０により阻止することが可能となり、該第一の軸受１１と第二の軸受２０が円滑に機能する。
【００２５】
又、前記一方の軸２には、ナット４０の代わりに円筒状のカラーを第一の軸受１１の内輪とタービン４との間に介装させることも可能ではあるが、この場合、該タービン４に接触する部材が一つ増えることとなり、これは、前記カラーの軸線方向における寸法公差が一方の軸２に対するタービン４の取り付けに影響を及ぼすことを意味し、タービンハウジング５の排出通路６ａ内周面に対するタービン４のチップクリアランスを精度良く保持する上で支障を来たすこととなって、好ましくない。
【００２６】
しかし、本実施例の場合、前記一方の軸２に螺着されるナット４０とタービン４との間には、クリアランスｃを確保するよう構成してあるため、該ナット４０の軸線方向における寸法公差が一方の軸２に対するタービン４の取り付けに影響を及ぼす心配がなく、タービンハウジング５の排出通路６ａ内周面に対するタービン４のチップクリアランスを精度良く保持する上でも有効となる。
【００２７】
こうして、第一の軸受１１並びに第二の軸受２０の内輪が軸２，３から抜ける方向へずれてしまうことを確実に防止でき、運転を円滑に行い得る。
【００２８】
尚、本発明のタービン発電機は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ロータ
２    一方の軸
３    他方の軸
４    タービン
５    タービンハウジング
７    ステータハウジング
１０    モータステータ
１０ａ  モータステータ収容部
１１    第一の軸受
１２    ステータ
１３    ステータスリーブ
１７    軸受フランジ
２０    第二の軸受
２２    蓋部材
３１    熱交換器
３２    ポンプ
３３    凝縮器
４０    ナット
５０    ナット
６０    エンジン
６１    ラジエータ
６２    ポンプ
１００    タービン発電機
Ｍ    発電機
ｃ    クリアランス
【図１】
2010242552.tif 000003
【図２】
2010242552.tif 000004
【図３】
2010242552.tif 000005