(57)【要約】  本発明は、超小型動力発生装置に関するものである。圧縮機インペラとタービンホイールは回転軸の端部に連結される。圧縮機インペラで圧縮された空気の温度を低くするために冷却器が備えられる。圧縮空気は燃焼室で燃料と混合されて燃焼する。回転軸を支持するためのエアーフォイルスラストベアリングは、回転軸に結合したスラストカラーを備え、スラストカラーは、これから離隔されるように配置された一対のスラストディスクとも結合し、ハウジングに設けられている。インペラ形態のシールがスラストカラーの両面に形成され、衝動式タービンブレードがスラストカラーの周りに形成される。冷却空気の一部が冷却器から発電機と衝動式タービンブレードにバイパスされる。
2008517215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングを貫通して設けられる中空の回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持するための複数のベアリングと、
前記回転軸の一端に結合して空気を吸い込んで圧縮するための圧縮機インペラと、
前記圧縮機インペラで圧縮された空気の温度を冷却するための冷却器と、
前記圧縮空気と燃料を混合して燃焼させる燃焼室と、
前記回転軸の他端に結合して前記燃焼室から排出される燃焼排気ガスにより回転するタービンホイールと、及び
前記ハウジングの内部に設けられる固定子と前記回転軸に結合して共に回転する回転子を備える発電機と、
を含む超小型動力発生装置。
【請求項２】
前記回転軸、圧縮機インペラ及びタービンホイールがインコネル材質からなることを特徴とする請求項１に記載の超小型動力発生装置。
【請求項３】
前記回転軸、圧縮機インペラ及びタービンホイールがシリコンニトリドからなることを特徴とする請求項１に記載の超小型動力発生装置。
【請求項４】
前記回転軸の外径が略５mm〜７mmであり、長さが略３０mm〜３５mmであり、前記タービンホイールと圧縮機インペラの直径が１０mm〜１５mmであることを特徴とする請求項１に記載の超小型動力発生装置。
【請求項５】
前記複数のベアリングが、前記回転軸の中間部に設けられて、前記回転軸の軸方向の推力を支持するための高温エアーフォイルスラストベアリングを含み、
前記燃焼室が、前記高温エアーフォイルスラストベアリングと前記タービンホイールとの間に位置し、
前記発電機が、前記高温エアーフォイルスラストベアリングと前記圧縮機インペラとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載の超小型動力発生装置。
【請求項６】
前記高温エアーフォイルスラストベアリングが、前記回転軸と共に回転するように回転軸に結合したスラストカラーと、前記スラストカラーで離隔され、一対が配置され、前記ハウジングに固定され、それらの間に前記スラストカラーが介在されるスラストディスクとを含み、
前記スラストディスクが、弾性フォイルで形成されたことを特徴とする請求項５に記載の超小型動力発生装置。
【請求項７】
前記スラストカラーと前記スラストディスクが、クロームモリブデンでコーティングされることを特徴とする請求項６に記載の超小型動力発生装置。
【請求項８】
前記スラストカラーの両面には多数のインペラ形態のシールが形成され、外周面には多数の衝動式タービンブレードが形成されていることを特徴とする請求項６に記載の超小型動力発生装置。
【請求項９】
前記冷却器から発電機側に冷却空気の一部をバイパスさせるための第１分岐路と、前記スラストカラーの衝動式タービンブレード側に冷却空気の一部をバイパスさせるための第２分岐路とが分岐し、
前記冷却空気の流量を調節するために第１分岐路に弁が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の超小型動力発生装置。
【請求項１０】
前記複数のベアリングが、前記エアーフォイルスラストベアリングと前記タービンホイールとの間に位置する前記回転軸を支持するための第１高温エアーフォイルジャーナルベアリングと、前記エアーフォイルスラストベアリングと前記圧縮機インペラとの間に位置する前記回転軸を支持するための第２高温エアーフォイルジャーナルベアリングとをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の超小型動力発生装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２高温エアーフォイルジャーナルベアリングが、前記回転軸を取り囲む環状のフレームと、前記フレームの内周面に設けられたバンプフォイルと、前記バンプフォイルの上部に設けられたトップフォイルとを備えることを特徴とする請求項１０に記載の超小型動力発生装置。
【請求項１２】
前記フレームがポリコートからなることを特徴とする請求項１１に記載の超小型動力発生装置。
【請求項１３】
前記発電機の回転子が、前記回転軸の中空部内に挿入され、前記回転軸の内周面に付着され、Ｎ極とＳ極が交互に配列される多数の永久磁石を備え、
前記発電機の固定子が、前記第２高温エアーフォイルジャーナルベアリングのフレームの周囲に配置されるコアと、前記コアに巻線される多数のコイル部と、相互隣接する前記コイル部間にモールディングされるポリコート部とで構成されることを特徴とする請求項１１に記載の超小型動力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超小型動力発生装置に関するもので、より詳細にはその移動性が高く、軽量である数百ワット（watt）級の超小型動力発生装置に関するものである。
【０００２】
背景技術
携帯用電子機器、通信及び医療装置に対する動力供給及びセンサシステムに関する制御などのために小型であり、移動性が高く、高い効率を有するエネルギーシステムの開発が要求されている。
【０００３】
最近まで携帯用小型動力源は、１次及び再充電電池のような電池に依存してきた。しかし、携帯用電池は、概ねミリワット（milliwatt）乃至数ワット（watt）の範囲程度に動力発生が制約的であるので、移動型であり軽量でありながらも動力発生を大きくしようとする要求を解決することができない。また、従来の電池の環境不親和性も多くの応用に限界になっている。
【０００４】
このような従来の電池の限界を克服して、移動性及び低重量の特性を有しながら高い動力を発生させることができるように現在開発されているマイクロターボ機械装置が米国特許番号第６，３９２，３１３号に開示されており、図１を参照して説明することにする。
【０００５】
図１に示された通り、作動中に空気（１２）が超小型ガスタービンエンジン（１０）（以下、超小型エンジン）の入口（１６）の中心線（１４）に沿って軸方向に流入し、放射状に排出され、遠心−平面式超小型圧縮機で圧縮される。超小型圧縮機は、遠心型回転子ブレード（２０）を備えた圧縮機回転子ディスク（１８）を備える。
【０００６】
圧縮機回転子ディスク（１８）は、軸（４０）に放射状で連結されることにより、圧縮機回転子ディスク（１８）及び軸（４０）によって支持されるブレード（２０）が回転する。圧縮機回転子の放射状外周には固定ディフューザベーン（２２）が設けられる。圧縮機回転子ブレード（２０）を通過した空気は、ディフューザベーン（２２）を通じて移動して回転子を抜け出る。
【０００７】
燃料は、燃料噴射器（２４）を通じて圧縮機回転子（１８）の排出部に噴射される。噴射された燃料は、放射状外側に流動しながら空気と混合された後、燃焼点火器（３３）により点火される。点火された混合燃料は、軸方向に沿って環状の超小型燃焼室（３０）内に流入して完全燃焼する。
【０００８】
燃焼室（３０）の排気ガスは、固定されたタービン案内ベーン（３４）を通じて回転子ディスク（３６）をなす平板型放射状入口に排出される。タービンディスク（３６）は、圧縮機ディスク（１８）にジャーナル軸（journalled shaft）方式で連結されるので、超小型タービンブレード（３８）を通過した燃焼排気ガスはタービンディスク（３６）を回転させ、これにより超小型圧縮機が回転駆動される。
【０００９】
超小型圧縮機と超小型タービン間の軸（４０）は、中空型であるものが望ましく空気静圧ベアリングにより支持される。空気静圧ベアリングは、超小型圧縮機（１８）出口からの間隙（４２）に供給される。同時に、軸ベアリングは、超小型タービンの孔（４４）を通じて空気を排出する。
【００１０】
高温の環境のもとでは、回転体の運動を電気エネルギーに変換するのが非常に難しく、前述した従来の超小型ターボ機械装置は冷却装置が具備されていないので、軸の回転エネルギーを用いて動力を生産するには適切でなかった。
【００１１】
また、回転軸を支持するベアリングに静圧空気ベアリングが適用されるので、従来技術の超小型ターボ機械装置は、ベアリングの性能が製作公差により相当な影響を受ける問題がある。従って、製造工程が非常に厳密で面倒になるのみならず、製造費用も相対的に高くなる短所がある。また、このような短所は高温高速の環境で回転体の作動安全性を確保することが難しいという意味である。
【００１２】
発明の開示
技術的課題
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためのもので、本発明はエネルギーを高効率に生成して、作動安定性と熱的安定性が向上した超小型動力発生装置を提供することにその目的がある。
【００１３】
本発明の他の目的はその内部に発電機を含んで構造が単純で軽量である超小型動力発生装置を提供することである。
【００１４】
技術的解決方法
上記目的を達成するために、本発明の超小型動力発生装置は、ハウジングと、ハウジングを貫通して設けられる中空の回転軸と、回転軸を回転可能に支持するための複数のベアリングと、回転軸の一端に結合し空気を吸い込んで圧縮するための圧縮機インペラと、圧縮機インペラにより吸い込まれて圧縮された空気の温度を冷却するための冷却器と、 燃料と圧縮空気を混合して燃焼させるための燃焼室と、回転軸の他端に結合して燃焼室から排出される燃焼排気ガスにより回転するタービンホイールと、ハウジングの内部に固設される固定子と回転軸に結合して共に回転する回転子とで構成される。
【００１５】
回転軸、圧縮機インペラ及びタービンホイールは、インコネル材質またはシリコンニトリドからなる。
【００１６】
複数のベアリングは、回転軸の中間部に設けられて回転軸の軸方向の推力を支持するための高温エアーフォイルスラストベアリングを含む。燃焼室は、高温エアーフォイルスラストベアリングとタービンホイールとの間に位置する。発電機は、高温エアーフォイルスラストベアリングと圧縮機インペラとの間に位置する。
【００１７】
高温エアーフォイルスラストベアリングは、回転軸が結合して共に回転するスラストカラーを具備する。また、スラストカラーから落ちて配置されて、ハウジングの内部に固設される一対のスラストディスクも具備する。スラストカラーは一対のスラストディスク間に介在されて、スラストディスクは弾性ホイルに形成される。スラストカラーとスラストディスクは、クロームモリブデンでコーティングされることが望ましい。インペラ形態のシールがスラストカラーに形成されて、外周面には多数の衝動式タービンブレードが形成される。
【００１８】
冷却空気の一部を発電機にバイパスさせるための第１バイパス通路が冷却器から分岐する。また、スラストカラーで冷却空気の一部をバイパスさせるための第２分岐路が冷却器から分岐する。第１分岐路には冷却空気の流動率を調節するための弁が設けられる。
【００１９】
複数のベアリングは高温エアーフォイルスラストベアリングとタービンホイールとの間に位置する回転軸を支持するための第１高温エアーフォイルジャーナルベアリングをさらに備える。複数のベアリングはまた、高温エアーフォイルスラストベアリングと圧縮機インペラとの間に位置する回転軸を支持するための第２高温エアーフォイルジャーナルベアリングをさらに備える。第１及び第２高温エアーフォイルジャーナルベアリングは、回転軸を取り囲むように環状の断面を有するフレームと、フレームの内周面に形成された弾性バンプフォイルと、弾性バンプフォイルの上部に設けられるトップフォイルとからなる。
【００２０】
発電機の回転子は、回転軸の中空部内に押入されて回転軸の内周面に密着し、Ｎ極とＳ極が交互に配列される多数の永久磁石で成り立って、発電機の固定子は第２高温エアーフォイルジャーナルベアリングのフレームの外周に配置されるコアと、コアに巻線される多数のコイル部と、相互隣接するコイル部との間にモールディングされてフレームを支持するポリコート部からなる。
【００２１】
発明を実施するための最良の形態
以下、添付された図面を参照して、本発明に対する望ましい実施例を詳細に説明する。
【００２２】
図２は本発明による超小型動力発生装置を示した断面図である。示された通り、本発明による超小型動力発生装置（１００）の中央ハウジング（１１０）には回転軸（１２０）が水平方向にその中心部を貫通して設けられ、複数の高温エアーフォイルベアリング（１３０，１４０，１５０）により回転可能に支持される。回転軸（１２０）の両端には、多数のブレードを有するタービンホイール（１６２）と圧縮機インペラ（１７２）が結合する。望ましくは、タービンホイール（１６２）と圧縮機インペラ（１７２）の間の回転軸（１２０）は、駆動初期トルクによる慣性効果を減らすために軽量の中空軸に形成される。
【００２３】
中央ハウジング（１１０）内には、圧縮空気と燃料が混合されて燃焼が起きる燃焼室（１１２）が備えられる。圧縮空気は、燃料噴射装置（図示せず）により供給される燃料と混合され、空気−燃料の混合物は燃焼器（図示せず）により燃焼する。この燃焼室（１１２）は、タービンホイール（１６２）を収容するタービンハウジング（１６０）の入口（１６４）と連通される。燃焼室（１１２）から排出される高温高圧の燃焼排気ガスは、タービンハウジング（１６０）の入口（１６４）を通じてタービンホイール（１６２）のブレードに作用して、このタービンホイール（１６２）を回転させて出口（１６６）を通じて外部に排出される。タービンホイール（１６２）は回転軸（１２０）によって圧縮機インペラ（１７２）と連結され、燃焼室（１１２）から排出された燃焼ガスがタービンホイール（１６２）を回転させて圧縮機インペラ（１７２）を回転駆動させる。従って、吸込口（１７４）を通じて圧縮機ハウジング（１７０）に空気が吸い込まれ、圧縮機インペラ（１７２）により圧縮される。その後、圧縮された空気は、吐出口（１７６）を通じて燃焼室（１１２）に圧送される。
【００２４】
望ましくは、回転軸（１２０）の外径は略５mm〜７mmに形成され、長さは略３０mm〜３５mmに形成され、タービンホイール（１６２）と圧縮機インペラ（１７２）の直径は略１０mm〜１５mmに形成される。このような構成により、回転軸（１２０）の回転速度は略８００，０００rpm〜１，０００，０００rpm程度を得るようになる。また、回転軸（１２０）、タービンホイール（１６２）、圧縮機インペラ（１７２）は、高い熱的安定性と強度を有するインコネル（Inconel）材質（特にインコネル７１８）、またはセラミック素材（ceramic material）であるシリコンニトリド（Silicon Nitride）からなる。
【００２５】
回転軸（１２０）の軸方向の中間部には、この回転軸（１２０）の軸方向の推力を支持するための高温エアーフォイルスラストベアリング（１３０，high temperature air foil thrust bearing）が設けられる。高温エアーフォイルスラストベアリング（１３０）は、回転軸（１２０）と結合して共に回転するスラストカラー（１３２，thrust collar）を含む。また、スラストカラー（１３２）と所定間隔離隔され中央ハウジング（１１０）に固定される一対のスラストディスク（１３４）を備える。スラストカラー（１３２）はスラストディスク（１３４）の間に介在する。
【００２６】
スラストディスク（１３４）上には、弾性力を有するフォイル（図示せず）が相互重畳するように配置される。フォイルは、尻尾部とエッジ部を有する流線型の形状を有する。尻尾部はディスク（１３４）上に固定されて、エッジ部は隣接するフォイルに接触する。
【００２７】
回転軸（１２０）と共にスラストカラー（１３２）が回転すれば、スラストカラー（１３２）とフォイル間の空間に空気が流入する。従って、スラストカラー（１３２）に接触するフォイルは、このスラストカラー（１３２）から遠くなる方向に弾性変形する。フォイルは、高い熱的安定性と強度を有するインコネル材質（特にインコネルＸ−７５０）で成り立って、その表面に耐熱、耐摩耗、低摩擦特性を有するハイブリッドタイプの固体潤滑剤がコーティングされてスラストベアリング（１３０）の耐久性と作動安定性を強化する。
【００２８】
略１，０００℃の高温の燃焼ガスがパスするタービンホイール（１６２）からの高温の熱が、後述する発電機（１８０）に伝達されることを防止するために、スラストカラー（１３２）とスラストディスク（１３４）は、熱伝導性が低い耐熱素材であるクロームモリブデンでコーティングされる。図３に示された通り、スラストカラー（１３２）の両面には、インペラ形態のシール（１３２ａ，impeller type seal）が形成される。スラストカラー（１３２）が回転すればシール（１３２ａ）の作用によりスラストカラー（１３２）の周りに高圧が形成されるので、タービンホイール（１６２）からの高温の熱が、発電機（１８０）に伝導されることを防止するようになる。また、スラストカラー（１３２）の外周面には、回転軸（１２０）に追加の駆動力を付加するための衝動式タービンブレード（１３２ｂ，impulse turbine blade）が形成されて、これは後に詳細に説明することにする。
【００２９】
エアーフォイルスラストベアリング（１３０）とタービンハウジング（１６０）の間に位置する回転軸（１２０）の周囲には、第１高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１４０，high temperature air foil journal bearing）が設けられる。第１高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１４０）は、図４に示された通り、環状の断面を有するフレーム（１４２）と、フレーム（１４２）の内周面に具備されたバンプフォイル（１４４，bump foil）と、バンプフォイル（１４４）の上部に具備された回転軸（１２０）の軸方向に対して垂直に作用する荷重を受けるトップフォイル（１４６，top foil）を備える。望ましくは、フレーム（１４２）がポリコートからなるが、ここでポリコートは引張力及び耐摩耗性に優れた高分子合成物質を指すもので、主成分としてポリビニルアルコール（Polyvinyl alcohol）が主に用いられる。トップフォイル（１４６）はフレーム（１４２）の内周面上に固定される固定端（１４６ａ）と、バンプフォイル（１４４）上に伸びる自由端（１４６ｂ）を備える。バンプフォイル（１４４）がトップフォイル（１４６）と接触する面は、回転軸（１２０）に対応する曲線で形成することが望ましいが、これはトップフォイル（１４６）に対して相対的に広い接触面積を確保することができるようにするためである。耐久性及び作動信頼性を向上させるためにトップフォイル（１４６）は、高い熱的安定性と強度を有するインコネル材質（特にインコネルＸ−７５０）からなり、その表面には耐熱、耐摩耗、低摩擦特性のハイブリッドタイプの固体潤滑剤をコーティングする。
【００３０】
回転軸（１２０）が回転すればトップフォイル（１４６）に回転軸（１２０）が継続して接触した状態を維持して、回転軸（１２０）とフォイル（１４４，１４６）間の間隔を通じて空気が流入し、バンプフォイル（１４４）が回転軸から遠くなる方向に弾性変形される。従って、回転軸（１２０）は、トップフォイル（１４６）と離隔された状態で回転運動するようになる。このように、エアーフォイルベアリングは、バンプフォイルが回転体の駆動によって伸縮変形を引き起こしながら回転体を安定的に支持する。特に、外部異物の流入、温度や遠心力による回転体の膨張などのような不安定的かつ極限の条件でも、エアーフォイルベアリングは弾力的に対応が可能な特性を有する。
【００３１】
タービンホイール（１６２）側の温度が非常に高いので、エアーフォイルスラストベアリング（１３０）と圧縮機ハウジング（１７０）の間に発電機（１８０）が設けられて、エアーフォイルスラストベアリング（１３０）と圧縮機ハウジング（１７０）の間に配置された回転軸（１２０）は、第２高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１５０）により支持される。
【００３２】
図５は回転軸、第２エアーフォイルジャーナルベアリング、発電機の結合構造を示した断面図である。図示された通り、発電機（１８０）の回転子は、回転軸（１２０）の中空部内に押入されて、この回転軸（１２０）の内周面に密着してＮ極とＳ極が交互に配列される多数の永久磁石（１８２）からなる。永久磁石（１８２）が内部に押入された回転軸（１２０）は第２高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１５０）により支持される。
【００３３】
第２高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１５０）は、回転軸（１２０）の周りの環状のフレーム（１５２）と、フレーム（１５２）の内周面に備えられるバンプフォイル（１５４）と、このバンプフォイル（１５４）の上部に備えられるトップフォイル（１５６）を含む。望ましくは、フレーム（１４２）がポリコートからなる。トップフォイル（１５６）の固定端はフレーム（１５２）の内周面上に固定され、自由端はバンプフォイル（１５４）上に伸びる（図４参照）。このような高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１５０）の高温での耐久性及び作動信頼性を向上させるために、トップフォイル（１５６）は、高い熱的安定性と強度を有するインコネル材質（特にインコネルＸ−７５０）からなり、その表面には耐熱、耐摩耗、低摩擦特性のハイブリッドタイプの固体潤滑剤をコーティングする。
【００３４】
第２高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１５０）の外周には、発電機（１８０）の固定子が永久磁石（１８２）と対応して備えられる。この固定子は珪素鋼板を積層してなされたコア（１８６）と、コア（１８６）に巻線されたコイル部（１８８）を備える。相互隣接するコイル部（１８８）との間にはポリコート（１８９）をモールディングする。このようなポリコート部（１８９）は発電機（１８０）の自体振動減衰と騒音減少の機能を遂行する。また、ポリコート部（１８９）は、発電機（１８０）で発生した熱を外部に放出させる効果がある。
【００３５】
発電機（１８０）のコアとポリコート部（１８９）が、その周りの第２高温エアーフォイルジャーナルベアリング（１５０）のフレーム（１５２）を支持するので、ポリコートの振動減衰特性によりベアリング（１５０）の動的安定性（dynamic stability）が維持できるようになる。これは回転軸（１２０）の高速回転時や超小型動力発生装置（１００）に外部衝撃荷重が加えられた場合にも同じである。
【００３６】
再び図２を参照して説明すれば、圧縮機ハウジング（１７０）の吐出口（１７６）と燃焼室（１１２）間には、圧縮機インペラ（１７２）により吸い込まれた圧縮空気の温度を低くするために多数の空冷式冷却フィン（図示せず）が備えられた冷却器（１９０）が設けられる。冷却器（１９０）には、その内部を通過する冷気中の一部を発電機（１８０）側にバイパスさせるための第１分岐路（１９２）が備えられる。また、冷却器（１９０）には、その内部を通過する冷気中の一部をスラストカラー（１３２）側にバイパスさせるための第２分岐路（１９４）が備えられる。
【００３７】
第１分岐路（１９２）の中途には、冷却空気の流量を調節する弁（１９３）が設けられる。弁（１９３）は、発電機（１８０）と電気的に連結された制御装置（図示せず）で開閉される。即ち、制御装置が発電機（１８０）からの温度信号を判断して所定温度以上であれば、弁（１９３）を開放して冷却器（１９０）を通過する冷気が第１分岐路（１９２）を通じて発電機（１８０）側に流動される。
【００３８】
冷気が第２分岐路（１９４）を通じてスラストカラー（１３２）の外周面に形成された衝動式タービンブレード（１３２ｂ）に衝突して、回転軸（１２０）の追加の駆動力を得ることができる。未説明符号１９６は、冷気が衝動式タービンブレード（１３２ｂ）に衝突した後、ハウジング（１１０）の外部に排出されることができるように形成された排出路である。
【００３９】
以下に、上記の通りに構成された本発明による超小型動力発生装置の作動及び作用効果を説明することにする。
【００４０】
燃焼室（１１２）から排出される高温高圧の燃焼排気ガスがタービンハウジング（１６０）の内部に供給されれば、タービンホイール（１６２）が燃焼ガスのエネルギーにより駆動され高速回転され、同時に高温エアーフォイルベアリング（１３０，１４０，１５０）により支持されている回転軸（１２０）、及びこの回転軸（１２０）を通じてタービンホイール（１６２）と直結している圧縮機インペラ（１７２）も高速回転するようになる。圧縮機インペラ（１７２）の圧縮作用により、圧縮機ハウジング（１７０）の吸込口（１７４）を通じて空気が流入して高温高圧に圧縮され、吐出口（１７６）を通じて冷却器（１９０）へ向かうようになる。
【００４１】
圧縮空気が冷却器（１９０）を通過しながら温度が調節され、その圧縮空気中の一部は、第１分岐路（１９２）を通じて発電機（１８０）に供給されて、この発電機（１８０）の温度を低下させて熱的安定性を確保するようになる。圧縮空気の他の一部は、第２分岐路（１９４）を通じてスラストカラー（１３２）に供給されて、このスラストカラー（１３２）の外周面に形成された衝動式タービンブレード（１３２ｂ）に衝突することによって、回転軸（１２０）に追加の駆動力（即ち、回転力）を付加するようになる。バイパスされる空気を除いた残りの大部分の冷却空気は、冷却器（１９０）を通過した後、燃焼室（１１２）の内部に流入して燃料と混合、燃焼する。
【００４２】
回転軸（１２０）に押入されて設けられる永久磁石（１８２）も回転軸（１２０）と共に高速回転する。図５において仮想線で示した通り、コア（１８６）及びコイル部（１８８）では交番磁束が鎖交して電気を生成させるようになり、略１００ワット〜２００ワットの発電を引き起こすことができるようになる。
【００４３】
産業上の利用可能性
以上で詳細に説明した通り、本発明による超小型動力発生装置は、回転軸を複数のエアーフォイルベアリングで安定的に支持することにより装置の作動信頼性を向上させることができる効果がある。
【００４４】
また、発電機を一体化することによって構造が単純になり軽量化されて、超小型無人航空機及び各種モバイルロボットに装着が容易な効果がある。
【００４５】
また、圧縮機インペラからの圧縮空気を冷却し、冷却された空気の一部を発電機側にバイパスさせることによって熱的安定性が向上する。また、冷却された空気をスラストカラーの衝動式タービンブレードに向かいバイパスさせることによって駆動力、即ち、回転軸の回転力を向上させることができる。
【００４６】
本発明は、その思想や基本的特性で逸脱しない他の特定形態で具現できる。前述した実施の形態は単に説明のためのものであって、本発明はそれに限定されない。従って、本発明は、前述した実施の形態により特定されるよりは、添付された請求項により特定される。等価の手段及び請求項の範囲内での全ての変形は本発明の範囲内に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来のマイクロターボ機械装置を示した断面図である。
【図２】本発明による超小型動力発生装置を示した断面図である。
【図３】本発明による超小型動力発生装置の高温エアーフォイルスラストベアリングのスラストカラーを示した正面図である。
【図４】本発明による超小型動力発生装置の回転軸と第１高温エアーフォイルジャーナルベアリングの結合構造を示した断面図である。
【図５】本発明による超小型動力発生装置の回転軸、第２高温エアーフォイルジャーナルベアリング、発電機の結合構造を示した断面図である。
【図１】
2008517215.tif 000003
【図２】
2008517215.tif 000004
【図３】
2008517215.tif 000005
【図４】
2008517215.tif 000006
【図５】
2008517215.tif 000007
【国際調査報告】
2008517215.tif 000008
2008517215.tif 000009