(57)【要約】  機関／発電機システムが、内燃機関、機関の出力軸によって駆動される第１の発電機を含み、電力を供給する。排気タービン過給機が、機関からの排気ガスで駆動される第１のタービンおよび第１のタービンによって駆動されて機関に吸気を供給する圧縮機を有する。このシステムは、第２のタービンおよび第１のタービンから第２のタービンの入力へ排気ガスを伝える排気系統を含む。第２の発電機が第２のタービンによって駆動される。電力合成回路が、第１の発電機および第２の発電機からの電力を合成し、送電線に合成された電力を送る。
2008533383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記機関の出力軸によって駆動され、電力を供給する第１の発電機と、
前記機関からの排気ガスで駆動される第１のタービンおよび前記第１のタービンによって駆動されて前記機関に吸気を供給する圧縮機を有する排気タービン過給機と、
第２のタービンと、
前記第１のタービンから前記第２のタービンの入力まで排気ガスを伝える排気系統と、
前記第２のタービンによって駆動される第２の発電機と、
前記第１の発電機および前記第２の発電機からの電力を合成し、送電線に合成された電力を送る電力合成回路とを備える機関／発電機システム。
【請求項２】
前記第１の発電機が前記送電線に電力を供給し、
前記電力合成回路が、前記第２の発電機から電力を受け取って前記送電線に電力を送る整流器／交流インバータを備える請求項１に記載の機関／発電機システム（図１）。
【請求項３】
第１の整流器が前記第１の発電機から交流電力を受け取り、
前記第２の発電機が、交流電力を発生する高速交流発電機を備え、
第２の整流器が前記交流発電機から交流電力を受け取り、
直流バスが前記第１の整流器および前記第２の整流器から直流電力を受け取り、
交流インバータが直流バスから直流電力を受け取って送電線に交流電力を供給する請求項１に記載の機関／発電機システム。
【請求項４】
前記第２の発電機が高速交流発電機を備える請求項１に記載の機関／発電機システム。
【請求項５】
前記圧縮機の入力に前記第１のタービンの出力を伝える排気ガス循環系統をさらに備える請求項１に記載の機関／発電機システム。
【請求項６】
前記排気ガス循環系統に、そこを通るガスの流れを制御する弁をさらに備える請求項５に記載の機関／発電機システム。
【請求項７】
前記第２のタービンの出力に前記排気系統を連接するウエイストゲート系統をさらに備える請求項１に記載の機関／発電機システム。
【請求項８】
前記ウエイストゲート系統に、そこを通るガスの流れを制御するための弁をさらに備える請求項７に記載の機関／発電機システム。
【請求項９】
内燃機関と、
前記機関の出力軸によって駆動され、送電線に電力を供給する第１の発電機と、
前記機関からの排気ガスで駆動される第１のタービンおよび前記第１のタービンによって駆動されて前記機関に吸気を供給する圧縮機を有する排気タービン過給機と、
第２のタービンと、
前記第１のタービンから前記第２のタービンの入力まで排気ガスを伝える排気系統と、
前記第２のタービンによって駆動される第２の発電機と、
前記第２の発電機から電力を受け取って前記送電線に電力を送る整流器／交流インバータとを備える機関／発電機システム。
【請求項１０】
内燃機関と、
前記機関の出力軸によって駆動され、電力を供給する第１の発電機と、
前記第１の発電機から交流電力を受け取る第１の整流器と、
前記機関からの排気ガスで駆動される第１のタービンおよび前記第１のタービンによって駆動されて前記機関に吸気を供給する圧縮機を有する排気タービン過給機と、
第２のタービンと、
前記第１のタービンから前記第２のタービンの入力まで排気ガスを伝える排気系統と、
前記第２のタービンによって駆動され、交流電力を発生する高速交流発電機と、
前記交流発電機から交流電力を受け取る第２の整流器と、
前記第１の整流器および前記第２の整流器から直流電力を受け取って合成する直流バスと、
前記直流バスから直流電力を受け取って送電線に交流電力を供給する交流インバータとを備える機関／発電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機関（ｅｎｇｉｎｅ）駆動の発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の機関駆動の発電システム（「発電セット」）は、一般に、機械軸を介して交流発電機を駆動するディーゼル機関を含む。機関は、通常、等時化された調速機で制御される。発電機は、電力を供給するために交流電力送電網に接続される。全ての動力は、機関出力軸を介して発電機に伝えられなければならない。したがって、全ての部品は、発電機の最大出力を扱うような寸法に作られなければならない。
【０００３】
そのような機関／発電機システムの燃費および運転費用を改善することが望ましいであろう。また、製品コストを低減するために、そのようなシステムにおいて、できるだけ小さな機関を使用することも望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、機関寸法を増大させることなく、機関／発電機システムの総電力出力を増加することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的および他の目的は本発明よって達成され、機関／発電機システムが内燃機関を含み、第１の発電機が機関の出力軸によって駆動されて交流電力送電線に電力を供給する。このシステムは、機関からの排気ガスで駆動される第１のタービンおよび第１のタービンによって駆動されて機関に吸気を供給する圧縮機を有する排気タービン過給機を含む。排気系統が、第１のタービンから第２のタービンの吸気口まで排気ガスを伝える。第２の発電機が第２のタービンによって駆動される。第２の発電機の電力出力は、第１の発電機によって発生された電力と合成されて交流送電線に送られる。これによって、システムの正味効率が向上し、発電機システムの総出力が増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１を参照すると、機関／発電機システム１０は、ディーゼル機関などの内燃機関１２および機関１２の出力軸１６によって駆動される第１の従来型発電機１４を含む。発電機は、１組の送電線１８に電力を出力する。図１の機関／発電機システム１０は、好ましくは定速調速機制御を用いる「発電セット」機関を有する一般的な発電機構成である。
【０００７】
排気タービン過給機２０は、機関１２からの排気ガスで駆動される第１のタービン２２および第１のタービン２０によって駆動されて機関１２に吸気を供給する圧縮機２４を含む。
【０００８】
排気系統３０が、第１のタービン２２から第２のタービン３２まで排気ガスを伝える。第２の発電機すなわち「タービン発電機」３４が第２のタービン３２によって駆動される。第２の発電機３４は、好ましくは高速交流発電機である。第２の発電機３４は、整流器／交流インバータ３６に電力を供給する。整流器／交流インバータ３６は、発電機３４からの電力を、発電機１４によって発生された電力と整合する形態または周波数に変換して送電線１８上に伝える。その結果、タービン発電機は、図１のシステムで交流電力に直接変換される整流された直流を供給する。
【０００９】
排気ガス循環系統４０が、圧縮機２４の入力に第１のタービン２２の出力を伝え、排気ガス循環系統４０の弁４２が、そこを通る排気ガスの循環流れを制御する。
ウエイストゲート系統４４が、排気系統３０および第１のタービン２２の出力を第２のタービン３２の出力に連接し、系統４４の弁４６が、そこを通る排気ガスの流れを制御する。制御装置（図示せず）は、必要に応じて第２のタービン３２の出力を制御するために、制御弁４２および４４に適合され得る。
【００１０】
次に図２を参照すると、機関が非同期制御（図示せず）である「発電セット」構成が示されており、第１の発電機の出力が直流に整流されてタービン発電機の直流と共通の直流バス上で合成され、次いで交流電力に整流される。図２の実施形態では、発電機１４は、整流器５２、直流バス５４および交流インバータ５６を含む電気装置５０に３相電力を供給する。バス５４は、インバータ５６に整流器５２を結合する。
【００１１】
第２のタービン３２は、整流器６２に３相電力を供給する高速交流発電機すなわち「タービン発電機」６０を駆動する。整流器６２が直流バス５４に直流電力を供給し、その結果、整流器５２および６２からの合成された電力が交流インバータ５６に供給され、また、この合成された電力が送電線１８に供給される。
【００１２】
次いで、この交流インバータが送電線１８に交流電力を供給する。
このシステムで排出エネルギーが電力に変換され、機関軸との機械的接続から独立して送電線に置かれる。これは機関の寸法を増大させずに総電力出力を向上させ、それによって燃料効率を改善する。所与の発電機出力に対して、機関寸法の縮小が達成され得る。換言すれば、図２のシステムでは、第１の発電機１４の出力が直流に整流され、共通の直流バス上でタービン発電機６０からの直流電力と合成され、次いで、整流されるかまたは交流電力に変換される。
【００１３】
したがって、図１および図２の両方のシステムで、タービン発電機の出力が機関を動力とする発電機の出力と合成される。これによって、所与の機関寸法に対する電力出力の最大化および総合システム効率の最適化が可能になる。
【００１４】
本発明が特定の実施形態とともに説明されてきたが、多くの代替形態、変更形態および変形形態が、上記説明に照らして当業者には明白になることが理解される。したがって、本発明は、特許請求の範囲の趣旨および範囲に入るような代替形態、変更形態および変形形態を全て包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による機関／発電機システムの簡易概略図である。
【図２】本発明の代替実施形態の簡易概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2008533383.tif 000005
2008533383.tif 000006
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