JP2001221062A - Ultra low power consumption-type gas turbine and mechanical system driven by the same - Google Patents

Ultra low power consumption-type gas turbine and mechanical system driven by the same

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JP2001221062A
JP2001221062A JP2000067698A JP2000067698A JP2001221062A JP 2001221062 A JP2001221062 A JP 2001221062A JP 2000067698 A JP2000067698 A JP 2000067698A JP 2000067698 A JP2000067698 A JP 2000067698A JP 2001221062 A JP2001221062 A JP 2001221062A
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JP
Japan
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turbine
plasma
gas
engine housing
combustor
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JP2000067698A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hatanaka
武史 畑中
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Individual
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a completely clean, compact and inexpensive ultra low power consumption-type gas turbine of high performance and long life capable of preventing the air pollution and global warming, and a mechanical system driven by the same. SOLUTION: The ultralow power consumption gas turbine 10 is adopted as a power system of the mechanical system 14, a plasma reactor 16 is mounted on the gas turbine 10, the hydrogen rich fuel including the water vapor is produced in the presence of plasma arc by reacting the electrolytic water with the hydrocarbon fuel, the hydrogen rich fuel is mixed with the compressed air and burned in a combustor 18 to produce the working fluid of high temperature and high pressure, and an expansion turbine 22 is driven by the working fluid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 この発明は化石燃料を利用した
動力システムに関し、とくに、車輛や発電プラント、大
型ポンプ等の動力源として利用されるガスタービンおよ
びこれにより駆動される機械システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power system using fossil fuel, and more particularly, to a gas turbine used as a power source for vehicles, power plants, large pumps, and the like, and a mechanical system driven by the gas turbine.

【0002】[0002]

【従来技術】 石油資源の涸渇化、自動車、工場および
発電プラント等の各種産業分野から排出される有害ガス
による大気汚染ならびに炭酸ガス排出による地球温暖化
防止の有効な対策として、近年、水素リッチエネルギー
が石油代替エネルギーとして注目され、これを利用した
動力システムが提案されている。
2. Description of the Related Art Hydrogen-rich energy has recently been used as an effective measure to prevent depletion of petroleum resources, air pollution by harmful gases emitted from various industrial fields such as automobiles, factories and power plants, and global warming due to carbon dioxide emissions. Has attracted attention as an alternative to petroleum energy, and a power system using this has been proposed.

【0003】 米国特許第5,176,809号にはコ
ンテナー内に対向電極を配置してガソリン、軽油等の炭
化水素と電解液を導入し、電解作用により炭化水素と電
解液から水素を生成するとともに、電解液から酸素を生
成するようにした技術が提案されている。この技術にお
いて、対向電極は直流電源から低電圧の直流電力が供給
され、電気分解により水素酸素を生成するようになって
いる。このとき、炭化水素は絶縁性であるため、電解液
と混合しても対向電極による電解作用は微々たるもので
あるため、水素生成量が極めて少ない。なお、電解時に
対向電極の表面上に水素および酸素の微泡が付着して、
電解液と電極との接触不良が生じ、電解効率が著しく低
くなる。上記理由から、オンサイトで必要量の水素酸素
を充分に供給することが不可能であり、車輛用の燃料製
造装置として実用化することは困難であった。
In US Pat. No. 5,176,809, a counter electrode is arranged in a container, and a hydrocarbon such as gasoline or light oil and an electrolyte are introduced, and hydrogen is generated from the hydrocarbon and the electrolyte by an electrolytic action. At the same time, a technique for generating oxygen from an electrolytic solution has been proposed. In this technique, the counter electrode is supplied with low-voltage DC power from a DC power supply, and generates hydrogen oxygen by electrolysis. At this time, since the hydrocarbon is insulative, and even if mixed with the electrolytic solution, the electrolytic action by the counter electrode is insignificant, so that the amount of generated hydrogen is extremely small. During electrolysis, fine bubbles of hydrogen and oxygen adhere to the surface of the counter electrode,
Poor contact between the electrolyte and the electrode occurs, and the electrolytic efficiency is significantly reduced. For the above reasons, it is impossible to supply a sufficient amount of hydrogen oxygen on site, and it has been difficult to put it into practical use as a fuel production apparatus for vehicles.

【0004】 米国特許第5,437,250号には円
筒状プラズマ陽極のコーナを環状プラズマ陰極の内壁に
近接するように配置し、電極支持部材の下部に貯水部を
設けて蒸気を発生させ、この蒸気を対向電極間で発生す
るプラズマアークと接触させて水素酸素の混合ガスを生
成し、この混合ガスと炭化水素燃料とを混合して、これ
を水素リッチ炭化水素燃料としてエンジンに供給するよ
うにしたプラズマトロンが提案されている。この装置に
おいて、対向電極間でプラズマアークは一局集中の絶縁
破壊によって局部的な狭い領域においてのみ発生するた
め、水素生成効率が極めて低い。このとき、局部的な電
極磨耗も激しい。これを防止するため、磁気コイルを円
筒状陰極の外周に配置してプラズマアークの発生位置を
変化させるようにしているが、プラズマアークの発生領
域を拡大することはできないため、水素生成量を増加さ
せることはできない。さらに、この装置において、炭化
水素燃料はプラズマアークと接触する構造となっていな
いため、クリーン燃料に改質されない。したがって、エ
ンジンの排ガス中のNOX、CO、HC、SOX等の有
害成分を顕著に低減することができず、また、エンジン
の燃費を改善できない欠点があった。
In US Pat. No. 5,437,250, a corner of a cylindrical plasma anode is arranged so as to be close to the inner wall of an annular plasma cathode, and a water reservoir is provided below an electrode support member to generate steam. This vapor is brought into contact with a plasma arc generated between the counter electrodes to generate a mixed gas of hydrogen and oxygen, and the mixed gas and the hydrocarbon fuel are mixed and supplied to the engine as a hydrogen-rich hydrocarbon fuel. A plasmatron has been proposed. In this device, since a plasma arc is generated only in a locally narrow region due to a localized dielectric breakdown between the opposed electrodes, the hydrogen generation efficiency is extremely low. At this time, local electrode wear is also severe. To prevent this, a magnetic coil is placed around the outer periphery of the cylindrical cathode to change the position where the plasma arc is generated. However, the area where the plasma arc is generated cannot be expanded, so the amount of hydrogen generated increases. I can't let that happen. Furthermore, in this device, the hydrocarbon fuel is not reformed into a clean fuel because it does not have a structure in contact with the plasma arc. Therefore, harmful components such as NOX, CO, HC, and SOX in the exhaust gas of the engine cannot be remarkably reduced, and the fuel efficiency of the engine cannot be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】 従来の改質装置にお
いて、装置の構造が複雑で大型であり、しかも、必要量
の水素リッチガスをオンサイトで瞬時に生成することが
できず、しかも、燃費を著しく改善することができず、
実用化が困難であった。
SUMMARY OF THE INVENTION In the conventional reformer, the structure of the reformer is complicated and large, and the required amount of hydrogen-rich gas cannot be instantaneously generated on-site. Could not be improved significantly,
Practical application was difficult.

【0006】 本発明は小型高性能で低コストであり、
しかもコンパクトな構造により電解水と炭化水素燃料か
らオンサイトで大量の水素リッチ燃料を発生させること
が可能な超低燃費型ガスタービンおよびこれにより駆動
される機械システムを提供することを目的とする。
The present invention is compact, high performance and low cost,
Moreover, it is an object of the present invention to provide an ultra-low fuel consumption type gas turbine capable of generating a large amount of hydrogen-rich fuel on site from electrolyzed water and hydrocarbon fuel by a compact structure, and a mechanical system driven thereby.

【0007】 本発明の他の目的は10〜50%の天然
ガス、ガソリン、軽油、灯油等の炭化水素燃料と50〜
90%の電解水から瞬時にクリーンな水素リッチ燃料を
生成可能な超低燃費型ガスタービンおよびこれにより駆
動される機械システムを提供することを目的とする。
[0007] Another object of the present invention is to provide 10 to 50% of a hydrocarbon fuel such as natural gas, gasoline, light oil, or kerosene.
It is an object of the present invention to provide an ultra-low fuel consumption gas turbine capable of instantly producing clean hydrogen-rich fuel from 90% electrolyzed water and a mechanical system driven by the gas turbine.

【0008】[0008]

【問題を解決するための手段】 本願第1発明におい
て、超低燃費型ガスタービンは、(a)炭化水素燃料供
給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)圧縮空気を供給するコンプレッサと; (d)プラズマアークの存在下で炭化水素燃料と電解水
を分解して水蒸気と水素リッチ燃料との混合ガスを生成
するプラズマリアクタと; (e)コンプレッサとプラズマリアクタとに連通してい
て圧縮ガスと混合ガスとの混合気を燃焼させて高温高圧
燃焼ガスを生成するコンバスタと; (f)コンバスタに連通して高温高圧燃焼ガスを膨張さ
せて動力を得るとともにコンプレッサを駆動する膨張タ
ービンと;を備えることにより達成される。
Means for Solving the Problems In the first invention of the present application, the ultra-low fuel consumption type gas turbine supplies (a) a hydrocarbon fuel supply means; (b) an electrolyzed water supply means; and (c) supplies compressed air. (D) a plasma reactor that decomposes the hydrocarbon fuel and the electrolyzed water in the presence of the plasma arc to generate a mixed gas of steam and a hydrogen-rich fuel; and (e) communicates with the compressor and the plasma reactor. A combustor for generating a high-temperature and high-pressure combustion gas by burning an air-fuel mixture of the compressed gas and the mixed gas; and (f) an expansion turbine communicating with the combustor to expand the high-temperature and high-pressure combustion gas to obtain power and drive the compressor. And;

【0009】 本願第2発明において、超低燃費型ガス
タービンエンジンは、(a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)エンジンハウジングと; (d)エンジンハウジング内に配置されていてプラズマ
アークにより炭化水素燃料と電解水を分解して水蒸気と
水素リッチ燃料との混合ガスを生成するプラズマリアク
タと; (e)エンジンハウジング内に配置されて圧縮空気を生
成するコンプレッサと; (f)エンジンハウジング内にてプラズマリアクタと連
通するように配置されて混合ガスと圧縮空気との混合気
を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを発生させるコンバスタ
と; (g)エンジンハウジング内でコンプレッサに連結する
ように配置されて高温高圧燃焼ガスにより駆動されて動
力出力を得る膨張タービンと;を備えることにより達成
される。
In the second invention of the present application, the ultra-low fuel consumption type gas turbine engine includes: (a) a hydrocarbon fuel supply unit; (b) an electrolyzed water supply unit; (c) an engine housing; A plasma reactor disposed in the engine housing to generate a mixed gas of steam and hydrogen-rich fuel by decomposing hydrocarbon fuel and electrolyzed water by a plasma arc; and (e) a compressor disposed in an engine housing to generate compressed air. (F) a combustor arranged in the engine housing to communicate with the plasma reactor and combusting a mixture of the gas mixture and the compressed air to generate a high-temperature, high-pressure combustion gas; and (g) inside the engine housing. An expansion turbine arranged to be coupled to the compressor and driven by the high temperature and high pressure combustion gas to obtain power output; Achieved by providing.

【0010】 本願第3発明において、機械システム
が、(a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)エンジンハウジングと; (d)エンジンハウジング内に配置されていてプラズマ
アークにより炭化水素燃料と電解水を分解して水蒸気と
水素リッチ燃料との混合ガスを生成するプラズマリアク
タと; (e)エンジンハウジング内に配置されて圧縮空気を生
成するコンプレッサと; (f)エンジンハウジング内にてプラズマリアクタと連
通するように配置されて混合ガスと圧縮空気との混合気
を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを発生させるコンバスタ
と; (g)エンジンハウジング内でコンプレッサに連結する
ように配置されて高温高圧燃焼ガスにより駆動されて動
力出力を得る膨張タービンと; (h)膨張タービンにより駆動される被駆動手段と;を
備えることにより達成される。
In the third invention of the present application, the mechanical system is disposed in (a) a hydrocarbon fuel supply unit; (b) an electrolyzed water supply unit; (c) an engine housing; and (d) an engine housing. A plasma reactor for decomposing a hydrocarbon fuel and electrolyzed water by a plasma arc to generate a mixed gas of steam and a hydrogen-rich fuel; (e) a compressor disposed in an engine housing to generate compressed air; (f) A combustor arranged in the engine housing to communicate with the plasma reactor and combusting the mixture of the gas mixture and the compressed air to generate a high-temperature, high-pressure combustion gas; and (g) connected to the compressor in the engine housing. (H) an expansion turbine driven by the high-temperature and high-pressure combustion gas to obtain a power output; It is more driven and driven means; is achieved by providing a.

【0011】 本願第4発明において、機械システム
が、(a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)エンジンハウジングと; (d)エンジンハウジング内に配置されていてプラズマ
アークにより炭化水素燃料と電解水を分解して水蒸気と
水素リッチ燃料との混合ガスを生成するプラズマリアク
タと; (e)エンジンハウジング内に配置されて圧縮空気を生
成するコンプレッサと; (f)エンジンハウジング内にてプラズマリアクタと連
通するように配置されて混合ガスと圧縮空気との混合気
を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを発生させるコンバスタ
と; (g)エンジンハウジング内でコンプレッサに連結する
ように配置されて高温高圧燃焼ガスにより駆動されて動
力出力を得る膨張タービンと; (h)膨張タービンにより駆動される発電機と; (i)発電機の電気出力により駆動されるモータ手段
と; (j)モータ手段により駆動される推進手段と;を備え
ることにより達成される。
In the fourth invention of the present application, the mechanical system is disposed in (a) a hydrocarbon fuel supply unit; (b) an electrolyzed water supply unit; (c) an engine housing; and (d) an engine housing. A plasma reactor for decomposing a hydrocarbon fuel and electrolyzed water by a plasma arc to generate a mixed gas of steam and a hydrogen-rich fuel; (e) a compressor disposed in an engine housing to generate compressed air; (f) A combustor arranged in the engine housing to communicate with the plasma reactor and combusting the mixture of the gas mixture and the compressed air to generate a high-temperature, high-pressure combustion gas; and (g) connected to the compressor in the engine housing. (H) an expansion turbine driven by the high-temperature and high-pressure combustion gas to obtain a power output; It is accomplished by providing; and more driven generator; (i) motor means driven by the electrical output of the generator; (j) a propulsion means driven by a motor means.

【0012】[0012]

【作用】 本発明の超低燃費型ガスタービンおよびこれ
により駆動される機械システムにおいて、電解水と炭化
水素燃料とをプラズマアークと直接接触させることによ
り水素リッチ燃料を生成し、これを圧縮空気と混合して
コンバスタで燃焼させて高温燃焼ガスを生成して膨張タ
ービンに供給し、これにより動力を発生させることによ
り、小型高性能化、高効率化、低コスト化を図るように
したものである。
In the ultra-low fuel consumption gas turbine of the present invention and the mechanical system driven by the same, the hydrogen-rich fuel is generated by bringing the electrolyzed water and the hydrocarbon fuel into direct contact with the plasma arc, and the hydrogen-rich fuel is generated with the compressed air. Mixing and burning by a combustor generates high-temperature combustion gas and supplies it to the expansion turbine, thereby generating power, thereby achieving compactness, high performance, high efficiency, and low cost. .

【0013】[0013]

【実施例】 図1は本発明の望ましい実施例による超低
燃費型ガスタービン10を採用した次世代動力システム
12を組み込んだハイブリッド移動体からなる機械シス
テム14を示す。ガスタービン10はプラズマリアクタ
16、コンバスタ18、蒸気加減弁19、膨張タービン
20、およびフライホイールコンプレッサ24を備え
る。フライホイールコンプレッサ24はエアクリーナ2
3のクリーンな空気を圧縮し、圧縮空気をコンバスタ1
8に供給する。ガスタービン10は天然ガス、ガソリ
ン、軽油、灯油、重油、メタノール等の炭化水素燃料タ
ンク22と、電解水タンク25と、電解水をプラズマリ
アクタ16に高圧下で給水するための高圧ポンプ26
と、炭化水素燃料と電解水とを混合するためのベンチュ
リ混合手段27とを備える。電解水は水道水、地下水、
河川水、工業用水等の淡水に海水、NaOH、KOH等
のイオン化剤を少量混入しても良い。ベンチュリ混合手
段27は50〜90重量%の電解水と10〜50重量%
の炭化水素燃料との混合比が得られるように設計され
る。望ましくは80〜90重量%の電解水と10〜20
重量%の炭化水素燃料との混合比に設定することによ
り、超低燃費化と超低公害化が達成される。
FIG. 1 shows a mechanical system 14 comprising a hybrid mobile body incorporating a next-generation power system 12 employing an ultra-low fuel consumption gas turbine 10 according to a preferred embodiment of the present invention. The gas turbine 10 includes a plasma reactor 16, a combustor 18, a steam control valve 19, an expansion turbine 20, and a flywheel compressor 24. The flywheel compressor 24 is an air cleaner 2
3 Clean air is compressed and the compressed air is converted to a combustor 1
8 The gas turbine 10 includes a hydrocarbon fuel tank 22 such as natural gas, gasoline, light oil, kerosene, heavy oil, and methanol, an electrolyzed water tank 25, and a high-pressure pump 26 for supplying electrolyzed water to the plasma reactor 16 under high pressure.
And a venturi mixing means 27 for mixing the hydrocarbon fuel and the electrolyzed water. Electrolyzed water is tap water, groundwater,
A small amount of an ionizing agent such as seawater, NaOH, or KOH may be mixed with fresh water such as river water or industrial water. The venturi mixing means 27 is composed of 50 to 90% by weight of electrolyzed water and 10 to 50% by weight.
Is designed to obtain a mixing ratio with the hydrocarbon fuel. Preferably, 80 to 90% by weight of electrolyzed water and 10 to 20%
By setting the mixing ratio with the hydrocarbon fuel by weight, ultra low fuel consumption and ultra low pollution can be achieved.

【0014】 プラズマリアクタ16には後述の如く、
三相交流インバータからなるプラズマ電源28から50
〜200volts、50〜400Hzの三相交流電力
がプラズマ電力として供給される。このとき、プラズマ
リアクタ16内には1800°〜3000℃の大量の微
小プラズマアークが発生する。プラズマリアクタ16内
で電解水と炭化水素は多量の微小プラズマアークと接触
して大部分は水素リッチ燃料に変換され、微小プラズマ
アークに接触しなかった残部は水蒸気に変換され、水素
リッチ燃料は水蒸気の存在下で再結合が防止される。こ
のため、これらの混合ガス17がコンバスタ18に燃料
として噴射される。コンバスタ18には圧縮空気が噴射
されて点火プラグ30により点火されて高温燃焼ガスが
発生する。この作動流体はガス加減弁19を介して膨張
タービン20に供給され、出力軸34に動力を発生させ
る。出力軸34には回転センサ35が連結されて、回転
信号が制御装置37に供給される。制御装置37は基準
回転数に対応したデータが記憶されていて、回転センサ
35からの出力信号と比較し、エラー信号に応じて出力
信号37aを発生し、ガス加減弁19を制御して膨張タ
ービン20への作動流体の供給量を制御して膨張タービ
ン20を定速制御する。膨張タービン20の排気は電解
水タンク25に還流させて凝縮させて再利用する。排ガ
ス成分は電解水タンク25の上部から大気に排気する。
コジェネ装置として本システムを利用する場合、タービ
ン20の排気を暖房装置、給湯装置に供給して熱電併給
した後、電解水タンク25に還流させても良い。また、
移動体14にラジエータ(図示せず)を設けて、凝縮器
(図示せず)に冷却水を循還してタービン20の膨張ガ
ス中の水蒸気を凝縮して電解水タンク25に循還させて
も良い。
As described later, the plasma reactor 16
Plasma power supply 28 to 50 consisting of three-phase AC inverter
Three-phase AC power of ~ 200 volts and 50 to 400 Hz is supplied as plasma power. At this time, a large amount of small plasma arc of 1800 ° to 3000 ° C. is generated in the plasma reactor 16. In the plasma reactor 16, the electrolyzed water and the hydrocarbon come into contact with a large amount of a small plasma arc and are mostly converted into a hydrogen-rich fuel, and the remainder not in contact with the small plasma arc are converted into water vapor. Recombination is prevented in the presence of Therefore, these mixed gases 17 are injected into the combustor 18 as fuel. Compressed air is injected into the combustor 18 and ignited by the spark plug 30 to generate high-temperature combustion gas. This working fluid is supplied to the expansion turbine 20 via the gas control valve 19, and generates power on the output shaft 34. A rotation sensor 35 is connected to the output shaft 34, and a rotation signal is supplied to the control device 37. The control device 37 stores data corresponding to the reference rotation speed, compares the data with the output signal from the rotation sensor 35, generates an output signal 37a according to the error signal, controls the gas control valve 19, and The expansion turbine 20 is controlled at a constant speed by controlling the supply amount of the working fluid to the expansion turbine 20. The exhaust gas of the expansion turbine 20 is returned to the electrolyzed water tank 25 to be condensed and reused. The exhaust gas component is exhausted from the upper part of the electrolyzed water tank 25 to the atmosphere.
When the present system is used as a cogeneration device, the exhaust gas of the turbine 20 may be supplied to a heating device and a hot water supply device to supply heat and power together, and then returned to the electrolytic water tank 25. Also,
A radiator (not shown) is provided on the moving body 14, and the cooling water is circulated through the condenser (not shown) to condense the steam in the expansion gas of the turbine 20 and circulate through the electrolyzed water tank 25. Is also good.

【0015】 膨張タービン20の出力軸34にはフラ
イホイールコンプレッサ24と発電機GEが駆動連結さ
れる。GEの交流出力は整流器44で直流変換されて一
部はバッテリに充電され、残部はパワーコンバータ48
により交流変換されてモータ/発電機50を駆動し、後
輪等の推進手段52を駆動する。パワーコンバータ48
は公知のインバータと整流機能の両方の機能を有するも
ので、ハイブリッド車輛14のブレーキ時にモータ/発
電機50で発生した交流の回生電力を直流変換してバッ
テリ46に貯蔵する機能を有する。なお、登坂時等の重
負荷時にはモータ/発電機には発電機GEの出力とバッ
テリ46の出力とが同時に供給されて後輪52の駆動力
をアップする。なお、出力軸34に駆動軸54を介して
前輪56を連結して、これらを直接駆動するようにして
も良い。
The flywheel compressor 24 and a generator GE are drivingly connected to an output shaft 34 of the expansion turbine 20. The AC output of the GE is DC-converted by the rectifier 44 and a part is charged to the battery, and the remaining part is a power converter 48
To drive the motor / generator 50 and drive the propulsion means 52 such as rear wheels. Power converter 48
Has a function of both a known inverter and a rectifying function, and has a function of converting AC regenerative electric power generated by the motor / generator 50 during braking of the hybrid vehicle 14 into DC and storing it in the battery 46. At the time of heavy load such as when climbing a hill, the output of the generator GE and the output of the battery 46 are simultaneously supplied to the motor / generator to increase the driving force of the rear wheel 52. The front wheels 56 may be connected to the output shaft 34 via the drive shaft 54, and these may be directly driven.

【0016】 図2〜図5はガスタービン10の具体的
構造を示し、図1と同一部品には同一符号が用いられ
る。ガスタービン10は第1〜第3ゾーン60、62、
64を有するタービンハウジング66を備える。タービ
ンハウジング66は外筒68と、内筒70と、フロント
エンドプレート72と、絶縁性のリヤエンドプレート7
4とを備える。第1ゾーン60内にはプラズマリアクタ
16と、コンバスタ18が収納される。第2ゾーン62
内にはフライホイールコンプレッサ24が配置され、第
3ゾーン64内に膨張タービン20が配置される。図
2、図3より明らかなように、第1ゾーン60内にアー
チ状プラズマ反応室76を有するアーチ状絶縁ケーシン
グ78と、アーチ状コンバスタ18と、これらの中間部
に形成されていて絶縁ケーシング78を冷却すると同時
に圧縮空気を予熱する空気予熱室80を備える。第1ゾ
ーン60はコンプレッサ24と連通するように外筒68
と内筒70との間に形成された圧縮空気供給路82と連
通する。一方、コンバスタ18は圧縮空気供給路82と
隣接して外筒68と内筒70との間に形成されて膨張タ
ービン20に高温高圧ガスを供給するためのジェット通
路84と連通する。
FIGS. 2 to 5 show a specific structure of the gas turbine 10, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The gas turbine 10 includes first to third zones 60, 62,
And a turbine housing 66 having the same. The turbine housing 66 includes an outer cylinder 68, an inner cylinder 70, a front end plate 72, and an insulating rear end plate 7.
4 is provided. The first zone 60 houses the plasma reactor 16 and the combustor 18. Second zone 62
The flywheel compressor 24 is disposed therein, and the expansion turbine 20 is disposed in the third zone 64. As is clear from FIGS. 2 and 3, an arch-shaped insulating casing 78 having an arc-shaped plasma reaction chamber 76 in the first zone 60, the arch-shaped combustor 18, and an insulating casing 78 formed at an intermediate portion between them. Is provided with an air preheating chamber 80 for preheating the compressed air while cooling the air. The first zone 60 is connected to the outer cylinder 68 so as to communicate with the compressor 24.
And the compressed air supply path 82 formed between the inner cylinder 70 and the inner cylinder 70. On the other hand, the combustor 18 is formed between the outer cylinder 68 and the inner cylinder 70 adjacent to the compressed air supply passage 82 and communicates with a jet passage 84 for supplying a high-temperature and high-pressure gas to the expansion turbine 20.

【0017】 図2、図3において、プラズマリアクタ
16はアーチ状プラズマ反応室76内に配置されていて
燃料の噴射口85aを有する燃料噴射手段85と、微小
プラズマ発生手段86を備える。燃料噴射手段85は図
1のベンチュリ27に連通していて、炭化水素と電解水
との混合液がプラズマ反応室76のコーナに加圧下で供
給される。微小プラズマ発生手段86はプラズマ反応室
76の中央部において周方向に間隔をおいて配置されて
プラズマ電源28(図1参照)に接続された三相交流プ
ラズマ電極88、90、92と、プラズマ反応室76の
底部に固定されて端子93を介してプラズマ電源28の
中性点または接地される円弧状ニュートラル電極94と
を備える。微小プラズマ発生手段86は、さらに、固形
状の電極体96と絶縁体98との混合物からなり、これ
らの混合物はプラズマ反応室76内に充填されてプラズ
マ電極88、90、92とニュートラル電極94との間
に多数のすきま100が形成される。実施例において、
混合物は直径3〜20mmのボール状電極体と、これら
と同一径のボール状絶縁体からなるものとして示され、
その混合比は1:1.5〜1.5:1の範囲に選択され
る。この混合比は多数のすきま100内に微小プラズマ
アークを効率的に発生する効果がある。この結果プラズ
マ反応室76内で一局集中的なプラズマアークの発生を
防止して、電極の異常磨耗を防止している。プラズマ電
極88、90、92とニュートラル電極94はトリウム
含有タングステン、炭化ハフニウム、窒化ハフニウム等
の高融点金属から選択される。上述のすきま100は混
合液を通過させるための微小通路としても機能し、混合
液を効率良く多量のプラズマアークと接触させて混合液
の分解効率を著しく向上させる。プラズマ反応室76内
にはプラズマアークと接触しない水蒸気も存在してお
り、このため、プラズマ反応室76内において水素酸素
の再結合が防止される。プラズマリアクタ16は絶縁ケ
ーシング78のコーナ近辺に形成された混合液供給口1
02と、複数の圧縮空気噴射口106とを備える。コン
バスタ18内で水素リッチ燃料と圧縮空気との混合気を
点火して高温高圧燃焼ガスが生成され、これに混合液A
中の水分が接触して瞬時に蒸発する。このとき、混合液
A中のHC成分は圧縮空気と混合して燃焼する。このよ
うに、高質量高圧の作動流体がジェット通路84から膨
張タービン20に供給される。
In FIG. 2 and FIG. 3, the plasma reactor 16 includes a fuel injection unit 85 having a fuel injection port 85 a and a small plasma generation unit 86, which are arranged in an arc-shaped plasma reaction chamber 76. The fuel injection means 85 communicates with the venturi 27 shown in FIG. 1, and a mixed liquid of hydrocarbon and electrolyzed water is supplied to the corner of the plasma reaction chamber 76 under pressure. The micro-plasma generating means 86 is provided at a central portion of the plasma reaction chamber 76 at circumferential intervals with three-phase AC plasma electrodes 88, 90, 92 connected to the plasma power supply 28 (see FIG. 1). An arc-shaped neutral electrode 94 fixed to the bottom of the chamber 76 and connected to the neutral point of the plasma power supply 28 via a terminal 93 or grounded. The microplasma generating means 86 further comprises a mixture of a solid electrode body 96 and an insulator 98, and the mixture is filled in a plasma reaction chamber 76 to form plasma electrodes 88, 90, 92 and a neutral electrode 94. A number of gaps 100 are formed between them. In an embodiment,
The mixture is shown as consisting of a ball-shaped electrode body having a diameter of 3 to 20 mm and a ball-shaped insulator having the same diameter as these.
The mixing ratio is selected in the range of 1: 1.5 to 1.5: 1. This mixing ratio has an effect of efficiently generating a small plasma arc in the many gaps 100. As a result, generation of localized plasma arcs in the plasma reaction chamber 76 is prevented, and abnormal wear of the electrodes is prevented. The plasma electrodes 88, 90, 92 and the neutral electrode 94 are selected from refractory metals such as thorium-containing tungsten, hafnium carbide, and hafnium nitride. The above-described clearance 100 also functions as a minute passage for allowing the mixture to pass therethrough, and brings the mixture into contact with a large amount of plasma arc efficiently, thereby significantly improving the decomposition efficiency of the mixture. Water vapor that does not come into contact with the plasma arc also exists in the plasma reaction chamber 76, and thus recombination of hydrogen and oxygen in the plasma reaction chamber 76 is prevented. The plasma reactor 16 is connected to the mixed liquid supply port 1 formed near the corner of the insulating casing 78.
02 and a plurality of compressed air injection ports 106. The mixture of the hydrogen-rich fuel and the compressed air is ignited in the combustor 18 to generate a high-temperature and high-pressure combustion gas.
Moisture inside evaporates instantly upon contact. At this time, the HC component in the mixed liquid A is mixed with the compressed air and burned. In this way, a high-mass, high-pressure working fluid is supplied from the jet passage 84 to the expansion turbine 20.

【0018】 図2、図4において、膨張タービン20
は内筒70内に圧入その他適宜手段で固定支持されたス
テータ110と、この中に回転可能に収納されて出力軸
34に連結されたタービンロータ112とを備える。ス
テータ110は環状ステータリング114と、その中央
部から半径方向内側に延びる円弧状ステータブレード1
16とを備える。一方、タービンロータ112は第1、
第2フライホイールロータデイスク118、120を備
える。図4より明らかなように、ステータ110はそれ
ぞれジェット通路84と連通するジェットノズル122
と、外筒68および内筒70の間に形成された排気チャ
ンバ124と連通するアウトレット126とを備える。
ジェットノズル122とアウトレット126との間には
仕切り部材128がステータリング114から半径方向
内側に延びていてそれぞれジェットノズル122とアウ
トレット126とに対面するジェットストリームガイド
面130と、排気ガイド面132を備える。
In FIG. 2 and FIG. 4, the expansion turbine 20
Includes a stator 110 fixedly supported by press fitting or other appropriate means in the inner cylinder 70, and a turbine rotor 112 housed rotatably therein and connected to the output shaft 34. The stator 110 includes an annular stator ring 114 and an arc-shaped stator blade 1 extending radially inward from a central portion thereof.
16. On the other hand, the turbine rotor 112 is first,
Second flywheel rotor disks 118 and 120 are provided. As is apparent from FIG. 4, the stators 110 each have a jet nozzle 122 that communicates with the jet passage 84.
And an outlet 126 communicating with an exhaust chamber 124 formed between the outer cylinder 68 and the inner cylinder 70.
A partition member 128 extends radially inward from the stator ring 114 between the jet nozzle 122 and the outlet 126, and includes a jet stream guide surface 130 facing the jet nozzle 122 and the outlet 126, respectively, and an exhaust guide surface 132. .

【0019】 図2、図4において、タービンロータ1
12は第1、第2ロータデイスク118、120との間
に形成されていてジェットノズル122とアウトレット
126とに連通する環状ジェット通路134を備え、そ
の中に円弧状ステータブレード116と仕切り部材12
8が収納される。図5より明らかなように、ステータブ
レード116はジェットノズル122に隣接してジェッ
ト流Sを第1、第2ロータデイスク118、120に偏
向させるウエッジ状のメインジェット流偏向ガイド部1
16aと、周期的にジェット流を遮断するためのブレー
ド開閉部116bと、周方向に間隔をおいて形成された
複数の補助偏向ガイド部116cとを備える。補助ガイ
ド部116cは第1、第2ロータデイスク118、12
0に対して、環状ジェット通路134を通過するジェッ
ト流を第1、第2ロータデイスク118、120に回転
方向において偏向させて何度も衝突させてタービン効率
を向上させるためのものである。メイン偏向ガイド部1
16aと、補助偏向ガイド部116cとはステータブレ
ード116を複数個のピースに分割して、それぞれ独立
したピース上に形成しても良い。ブレード開閉部116
bは周期的にジェット通路を瞬時に遮断して、第1、第
2ロータデイスク118、120にジェット流を撃突停
止させて慣性力と反作用による力を生じさせ、かつ、ロ
ータデイスク118、120内の圧力を急激に高めてト
ルクを増大させ、次いで、ブレード開閉部116bがそ
の圧力を急に開放したときにジェット流が慣性力をとも
なって補助偏向ガイド部116cから再度ロータデイス
ク118、120に強力な衝動力を与えるようにしてタ
ービン20の出力アップをねらったものである。
In FIG. 2 and FIG. 4, the turbine rotor 1
12 has an annular jet passage 134 formed between the first and second rotor disks 118 and 120 and communicating with the jet nozzle 122 and the outlet 126, in which the arc-shaped stator blade 116 and the partition member 12 are provided.
8 are stored. As is apparent from FIG. 5, the stator blade 116 is adjacent to the jet nozzle 122 and deflects the jet stream S to the first and second rotor disks 118 and 120.
16a, a blade opening / closing section 116b for periodically interrupting the jet flow, and a plurality of auxiliary deflection guide sections 116c formed at intervals in the circumferential direction. The auxiliary guide portion 116c includes first and second rotor disks 118 and 12
With respect to 0, the jet flow passing through the annular jet passage 134 is deflected in the rotational direction to the first and second rotor disks 118 and 120 to collide many times and improve the turbine efficiency. Main deflection guide 1
The stator blade 116a and the auxiliary deflection guide portion 116c may be formed on the independent pieces by dividing the stator blade 116 into a plurality of pieces. Blade opening / closing section 116
b instantaneously shuts off the jet passage periodically, stops the jet flow on the first and second rotor disks 118 and 120 to generate a force due to inertial force and reaction, and causes the rotor disks 118 and 120 to rotate. Then, when the blade opening / closing portion 116b suddenly releases the pressure, the jet flow is accompanied by inertia force from the auxiliary deflection guide portion 116c to the rotor disks 118 and 120 again. The purpose is to increase the output of the turbine 20 by giving a strong impulse.

【0020】 上記目的に沿うように、第1、第2ロー
タデイスク118、120はそれぞれ軸方向に間隔をお
いて配置されたフライホイールデイスク136、138
を備える。フライホイールデイスク136、138はそ
れぞれ出力軸34に装着された円筒基部140、142
を備え、これらの中に連結ボルト144が貫通してい
る。ボルト144は出力軸34のフランジ146と、押
えフランジ148との間に延びていて高圧ポンプ24
と、膨張タービン20とを所定位置に保持する。図2、
図4、図5において、フライホイールデイスク136、
138はそれぞれ周方向に間隔をおいて配置されて軸方
向に延びる複数の断面円弧状のタービンブレード15
0、152を備える。タービンブレード150、152
はそれぞれジェット流が衝突するアーチ状のブレード面
とアーチ状の背面とを備え、環状ジェット通路136に
沿って隣接するラジアル面またはバルブ面150a、1
52aを有する。前述したように、ロータデイスク11
8、120の回転時にステータブレード116のブレー
ド開閉部116bに対してタービンブレード150、1
52のバルブ面150a、152aが周期的に係合また
は重なり合うとジェット流が急激に遮断されてブレード
150、152内のジェット流の圧力が急激に上昇して
フライホイールデイスク136、138に回転エネルギ
ーを蓄積する。ブレード150、152内に滞溜した高
圧のジェット流はブレード開閉部116bからバルブ面
150a、152aが開口したときに、ジェット流は一
気に開放されて補助偏向ガイド116cによりガイドさ
れて次段のブレード150、152に撃突する。このよ
うに、ジェット流は環状ジェット通路134を通間する
間に順次複数段のタービンブレード150、152に強
力なトルクを与え、この回転エネルギーがフライホイー
ルデイスク136、138に蓄積される。このように、
ジェット流のエネルギー変換効率が極めて高くなり、タ
ービン効率が著しく上昇する。このように、ジェット流
は膨張してアウトレット126から排気チャンバ124
に排出され、排気ポート160から膨張ガス36は図1
の凝縮22に送られ、そこで冷却されて凝縮水とヘリウ
ムガスとの混合流体38が生成される。混合流体38は
エンジンハウジング66に形成した導入ポート162を
介して高圧ポンプ24に導入される。
In order to meet the above-mentioned purpose, the first and second rotor disks 118 and 120 are provided with flywheel disks 136 and 138 which are arranged at intervals in the axial direction, respectively.
Is provided. The flywheel disks 136 and 138 respectively have cylindrical bases 140 and 142 mounted on the output shaft 34.
, And the connection bolt 144 penetrates these. The bolt 144 extends between the flange 146 of the output shaft 34 and the holding flange 148 and
And the expansion turbine 20 are held at predetermined positions. FIG.
4 and 5, the flywheel disk 136,
138 are a plurality of turbine blades 15 having a plurality of arc-shaped cross sections which are arranged at intervals in the circumferential direction and extend in the axial direction.
0, 152. Turbine blades 150, 152
Each have an arcuate blade surface and an arcuate back surface against which the jet stream impinges, and adjacent radial or valve surfaces 150a, 150a, 150a along the annular jet passage 136.
52a. As described above, the rotor disk 11
8, 120 with respect to the blade opening / closing portion 116b of the stator blade 116, the turbine blades 150, 1
When the valve surfaces 150a and 152a of the 52 periodically engage or overlap with each other, the jet flow is suddenly cut off, and the pressure of the jet flow in the blades 150 and 152 rises sharply to transfer rotational energy to the flywheel disks 136 and 138. accumulate. When the valve surfaces 150a, 152a are opened from the blade opening / closing portion 116b, the high-pressure jet flow accumulated in the blades 150, 152 is released at a stretch and is guided by the auxiliary deflection guide 116c, so that the next stage blade 150 , 152. In this way, the jet stream gives a strong torque to the turbine blades 150, 152 sequentially while passing through the annular jet passage 134, and this rotational energy is stored in the flywheel disks 136, 138. in this way,
The energy conversion efficiency of the jet stream is extremely high, and the turbine efficiency is significantly increased. In this manner, the jet stream expands and extends from outlet 126 to exhaust chamber 124.
The expansion gas 36 is discharged from the exhaust port 160 in FIG.
To a condensate 22, where it is cooled to produce a mixed fluid 38 of condensed water and helium gas. The mixed fluid 38 is introduced into the high-pressure pump 24 through an introduction port 162 formed in the engine housing 66.

【0021】 図2、図4、図6において、フライホイ
ールコンプレッサ24は内筒70内にステータ110と
同心的に圧入されたステータ164と、この中に回転可
能に収納された一対のロータデイスク166、168か
らなるフライホイールロータ170とを備える。ステー
タ164は環状ステータリング172と、その中央部か
ら半径方向内側に延びる円弧状ステータガイド174お
よび仕切り部材176とを備える。ステータ164は仕
切り部材176のアーチ状ガイド面176aに隣接する
吸入口178と、アーチ状ガイド面176bに隣接する
吐出口180とを備える。吐出口180は空気予熱室8
0を介して前述のコンバスタ18に連通する。図4、図
6において、ステータガイド174は吸入口178と吐
出口180との間に延びていて、吸入口178に隣接し
ていてエアフイルタ23(図1参照)からの空気をロー
タデイスク166、168側に偏向させる偏向ガイド部
174aと、複数のバケット開閉部174bと、複数の
アーチ状バイパス通路174cとを備える。ロータデイ
スク166、168はボルト144により出力軸34に
固定支持されていて環状溝182を備え、この中にステ
ータガイド174が収納されている。ロータデイスク1
66、168はそれぞれフライホイールデイスク18
4、186と、フライホイールデイスク184、186
の周方向に間隔をおいて形成されていて軸方向に延びる
複数の断面円弧状ロータブレード184a、186aを
備える。ロータブレード184a、186aの凹部は回
転方向に対面している。ロータブレード184a、18
6aの軸方向端部は環状溝182に沿うように半径方向
に延びていて、周期的にバケット開閉部174bと係合
または重なり合って流体の逆戻りを防止する。ロータ1
70の回転時に吸入口178の空気はバケット184
a、186aにより移動され、ガイド部174aから後
段のロータブレード184a、186aに指向されてそ
の中に流入してトラップされる。すなわち、空気はガイ
ド部174aとロータブレード184、186aとの相
互作用により強制的に空気を隣接するロータブレード間
の空間に給送し、そこから、バイパス通路174cを介
して後段のロータブレードに送られる。このようにし
て、空気は連続的に高圧で吐出口180に圧送される。
コンプレッサ24は圧縮作用の他に膨張タービン20の
回転エネルギーを蓄積するフライホイール効果も備え
る。
In FIG. 2, FIG. 4, and FIG. 6, a flywheel compressor 24 includes a stator 164 press-fitted concentrically with the stator 110 in an inner cylinder 70, and a pair of rotor disks 166 rotatably housed therein. , 168. The stator 164 includes an annular stator ring 172, an arc-shaped stator guide 174 and a partition member 176 extending radially inward from a central portion thereof. The stator 164 includes a suction port 178 adjacent to the arch-shaped guide surface 176a of the partition member 176, and a discharge port 180 adjacent to the arch-shaped guide surface 176b. The discharge port 180 is the air preheating chamber 8
0 and communicates with the above-mentioned combustor 18. 4 and 6, the stator guide 174 extends between the suction port 178 and the discharge port 180, is adjacent to the suction port 178, and sends air from the air filter 23 (see FIG. 1) to the rotor disks 166, 168. A deflection guide portion 174a for deflecting to the side, a plurality of bucket opening / closing portions 174b, and a plurality of arch-shaped bypass passages 174c are provided. The rotor disks 166 and 168 are fixedly supported on the output shaft 34 by bolts 144 and have an annular groove 182 in which the stator guide 174 is housed. Rotor disk 1
66 and 168 are flywheel disks 18 respectively
4, 186 and flywheel disks 184, 186
A plurality of arc-shaped rotor blades 184a and 186a are formed at intervals in the circumferential direction and extend in the axial direction. The concave portions of the rotor blades 184a and 186a face in the rotation direction. Rotor blades 184a, 18
The axial end of 6a extends radially along the annular groove 182 and periodically engages or overlaps the bucket opening and closing section 174b to prevent fluid from returning. Rotor 1
When the 70 rotates, the air at the inlet 178 is
a, 186a, and are directed from the guide portion 174a to the rotor blades 184a, 186a at the subsequent stage, flow into the rotor blades 184a, and are trapped. That is, the air is forcibly supplied to the space between the adjacent rotor blades by the interaction between the guide portion 174a and the rotor blades 184 and 186a, and from there to the downstream rotor blade via the bypass passage 174c. Can be In this manner, the air is continuously pumped at a high pressure to the discharge port 180.
The compressor 24 has a flywheel effect for storing rotational energy of the expansion turbine 20 in addition to the compression action.

【0022】[0022]

【効果】 以上より明らかなように、本発明の超低燃費
型ガスタービンおよびこれにより駆動される機械システ
ムによれば、大気汚染や地球温暖化を効果的に低減で
き、しかも、石油資源の涸渇化問題を解決できる石油代
替エネルギーシステムとしての貢献度が高い。
As is clear from the above, according to the ultra-low fuel consumption type gas turbine of the present invention and the mechanical system driven by the same, air pollution and global warming can be effectively reduced and oil resources are depleted. Contribution as a petroleum alternative energy system that can solve the gasification problem.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の望ましい実施例による超低燃費ガス
タービンおよび機械システムのブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an ultra-low fuel consumption gas turbine and mechanical system according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】 図1のガスタービンの部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the gas turbine of FIG.

【図3】 図2のIII−III線の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】 図2のIV−IV線の断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2;

【図5】 図2の膨張タービンのステータとタービンロ
ータとの関係図である。
FIG. 5 is a relationship diagram between a stator and a turbine rotor of the expansion turbine of FIG. 2;

【図6】 図2の高圧ポンプのステータとロータとの関
係図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a stator and a rotor of the high-pressure pump of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガスタービン、 12 動力システム、 14
機械システム、16 プラズマリアクタ、 18 コン
バスタ、 20 膨張タービン、24 フライホイール
コンプレッサ、 28 プラズマ電源、30 点火プラ
グ、 44 整流器、 46 バッテリ、48 パワー
コンバータ、 50 モータ発電機、 52 後輪、5
4 駆動軸、 56 前輪
10 gas turbine, 12 power system, 14
Mechanical system, 16 plasma reactor, 18 combustor, 20 expansion turbine, 24 flywheel compressor, 28 plasma power, 30 spark plug, 44 rectifier, 46 battery, 48 power converter, 50 motor generator, 52 rear wheel, 5
4 drive shafts, 56 front wheels

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02C 3/30 F02C 7/08 Z 7/08 F04D 29/26 F04D 29/26 H05H 1/24 // H05H 1/24 B60K 9/00 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02C 3/30 F02C 7/08 Z 7/08 F04D 29/26 F04D 29/26 H05H 1/24 // H05H 1/24 B60K 9/00 C

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)圧縮空気を供給するコンプレッサと; (d)プラズマアークの存在下で炭化水素燃料と電解水
を分解して水蒸気と水素リッチ燃料との混合ガスを生成
するプラズマリアクタと; (e)コンプレッサとプラズマリアクタとに連通してい
て圧縮ガスと混合ガスとの混合気を燃焼させて高温高圧
燃焼ガスを生成するコンバスタと; (f)コンバスタに連通して高温高圧燃焼ガスを膨張さ
せて動力を得るとともにコンプレッサを駆動する膨張タ
ービンと;を備える超低燃費型ガスタービン。
(A) hydrocarbon fuel supply means; (b) electrolyzed water supply means; (c) a compressor for supplying compressed air; and (d) hydrocarbon fuel and electrolyzed water in the presence of a plasma arc. A plasma reactor that decomposes gas to generate a mixed gas of steam and hydrogen-rich fuel; and (e) communicates with the compressor and the plasma reactor and burns the mixture of the compressed gas and the mixed gas to produce a high-temperature, high-pressure combustion gas. And (f) an expansion turbine that communicates with the combustor and expands the high-temperature and high-pressure combustion gas to obtain power and drives a compressor.
【請求項2】 請求項1において、さらに、プラズマリ
アクタとコンバスタとの間に形成された空気予熱室と、
空気予熱室とコンバスタとの間に延びる複数の噴射ノズ
ルとを備え、圧縮空気が空気予熱室で予熱されて噴射ノ
ズルを介してコンバスタに供給される超低燃費型ガスタ
ービン。
2. The air preheating chamber according to claim 1, further comprising: an air preheating chamber formed between the plasma reactor and the combustor.
An ultra-low fuel consumption type gas turbine comprising a plurality of injection nozzles extending between an air preheating chamber and a combustor, wherein compressed air is preheated in the air preheating chamber and supplied to the combustor via the injection nozzle.
【請求項3】 請求項2において、さらに、噴射ノズル
に電解水を供給する手段を備える超低燃費型ガスタービ
ン。
3. An ultra-low fuel consumption gas turbine according to claim 2, further comprising means for supplying electrolytic water to the injection nozzle.
【請求項4】 請求項2または3において、プラズマリ
アクタがプラズマ反応室と、その中に配置された微小プ
ラズマ発生手段とを備え、プラズマ反応室がコンバスタ
に開口する複数の混合ガス噴射口を備える超低燃費型ガ
スタービン。
4. The plasma reactor according to claim 2, wherein the plasma reactor includes a plasma reaction chamber, and a microplasma generating unit disposed therein, and the plasma reaction chamber includes a plurality of mixed gas injection ports that open to the combustor. Super low fuel consumption gas turbine.
【請求項5】 請求項1または2において、膨張タービ
ンがステータと、ステータ内に回転可能に収納されたフ
ライホイールタービンとを備える超低燃費型ガスタービ
ン。
5. The gas turbine according to claim 1, wherein the expansion turbine includes a stator and a flywheel turbine rotatably housed in the stator.
【請求項6】 請求項5において、コンプレッサがステ
ータと、ステータ内に回転可能に収納されたフライホイ
ール羽根車からなる超低燃費型ガスタービン。
6. The gas turbine according to claim 5, wherein the compressor comprises a stator and a flywheel impeller rotatably housed in the stator.
【請求項7】 請求項4において、微小プラズマ発生手
段がプラズマ反応室内に配置されたプラズマ電極と、プ
ラズマ反応室内に充填された固形状電極体と固形状絶縁
体との混合物とを備え、その混合比が1:1.5〜1.
5:1の範囲に定められる超低燃費型ガスタービン。
7. The method according to claim 4, wherein the microplasma generating means comprises a plasma electrode disposed in the plasma reaction chamber, and a mixture of a solid electrode body and a solid insulator filled in the plasma reaction chamber. The mixing ratio is 1: 1.5-1.
An ultra-low fuel consumption gas turbine defined in the range of 5: 1.
【請求項8】 (a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)エンジンハウジングと; (d)エンジンハウジング内に配置されていてプラズマ
アークにより炭化水素燃料と電解水を分解して水蒸気と
水素リッチ燃料との混合ガスを生成するプラズマリアク
タと; (e)エンジンハウジング内に配置されて圧縮空気を生
成するコンプレッサと; (f)エンジンハウジング内にてプラズマリアクタと連
通するように配置されて混合ガスと圧縮空気との混合気
を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを発生させるコンバスタ
と; (g)エンジンハウジング内でコンプレッサに連結する
ように配置されて高温高圧燃焼ガスにより駆動されて動
力出力を得る膨張タービンと;を備える超低燃費型ガス
タービン。
8. A hydrocarbon fuel supply means; (b) electrolyzed water supply means; (c) an engine housing; and (d) a hydrocarbon fuel and electrolysis disposed in the engine housing by plasma arc. A plasma reactor that decomposes water to generate a mixed gas of steam and a hydrogen-rich fuel; (e) a compressor that is disposed in an engine housing to generate compressed air; and (f) a plasma reactor in the engine housing. A combustor arranged to communicate and combust the mixture of the gas mixture and the compressed air to generate a high temperature and high pressure combustion gas; and (g) a high temperature and high pressure combustion gas arranged to be connected to the compressor in the engine housing. And an expansion turbine driven by the engine to obtain a power output.
【請求項9】 請求項8において、エンジンハウジング
が第1〜第3ゾーンを備え、第1ゾーンにプラズマリア
クタとコンバスタが収納され、第2ゾーンにコンプレッ
サが収納され、第3ゾーンに膨張タービンが収納されて
いる超低燃費型ガスタービン。
9. The engine housing according to claim 8, wherein the engine housing includes first to third zones, a first zone houses a plasma reactor and a combustor, a second zone houses a compressor, and a third zone houses an expansion turbine. Ultra low fuel consumption type gas turbine housed.
【請求項10】 請求項9において、さらに、第1ゾー
ン内でプラズマリアクタとコンバスタとの間に形成され
ていてコンプレッサから供給された圧縮空気を予熱する
空気予熱チャンバを備える超低燃費型ガスタービン。
10. The ultra low fuel consumption gas turbine according to claim 9, further comprising an air preheating chamber formed between the plasma reactor and the combustor in the first zone to preheat compressed air supplied from the compressor. .
【請求項11】 請求項8または9において、プラズマ
リアクタが炭化水素燃料供給手段と電解水供給手段とに
連通するプラズマ反応室と、プラズマ反応室内に配置さ
れた微小プラズマ発生手段と、混合ガスをコンバスタに
噴射する燃料噴射口とを備える超低燃費型ガスタービ
ン。
11. The plasma reactor according to claim 8 or 9, wherein the plasma reactor communicates with the hydrocarbon fuel supply means and the electrolyzed water supply means, the minute plasma generation means arranged in the plasma reaction chamber, and the mixed gas. An ultra-low fuel consumption gas turbine having a fuel injection port for injecting into a combustor.
【請求項12】 請求項9または10において、膨張タ
ービンがフライホイールタービンを備え、フライホイー
ルタービンが第3ゾーン内に配置されたステータと、ス
テータ内に回転可能に収納されたフライホイールタービ
ンロータとを備え、ステータが燃焼ガスのジェット流を
偏向させるためのガイド手段と、周期的にジェット流を
遮断してその圧力を高めるためのブレード開閉手段とを
備え、フライホイールタービンロータがステータのガイ
ド手段とブレード開閉手段に沿って移動するタービンブ
レードを備える超低燃費型ガスタービン。
12. The flywheel turbine according to claim 9 or 10, wherein the expansion turbine comprises a flywheel turbine, wherein the flywheel turbine is disposed in the third zone, and a flywheel turbine rotor rotatably housed in the stator. Wherein the stator comprises guide means for deflecting the jet flow of the combustion gas, and blade opening / closing means for periodically interrupting the jet flow to increase the pressure thereof, wherein the flywheel turbine rotor is provided with guide means for the stator. And a turbine blade moving along the blade opening / closing means.
【請求項13】 請求項12において、タービンロータ
がコンバスタに連通する環状ジェット通路を備え、ステ
ータがガイド手段およびブレード開閉手段を備えていて
環状ジェット通路内に配置されたステータブレードを備
え、タービンロータが環状ジェット通路に沿って周方向
に間隔をおいて配置されたタービンブレードを備える超
低燃費型ガスタービン。
13. The turbine rotor according to claim 12, wherein the turbine rotor has an annular jet passage communicating with the combustor, the stator has guide means and blade opening / closing means, and has a stator blade arranged in the annular jet passage. An ultra-low fuel consumption gas turbine comprising turbine blades circumferentially spaced along an annular jet passage.
【請求項14】 (a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)エンジンハウジングと; (d)エンジンハウジング内に配置されていてプラズマ
アークにより炭化水素燃料と電解水を分解して水蒸気と
水素リッチ燃料との混合ガスを生成するプラズマリアク
タと; (e)エンジンハウジング内に配置されて圧縮空気を生
成するコンプレッサと; (f)エンジンハウジング内にてプラズマリアクタと連
通するように配置されて混合ガスと圧縮空気との混合気
を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを発生させるコンバスタ
と; (g)エンジンハウジング内でコンプレッサに連結する
ように配置されて高温高圧燃焼ガスにより駆動されて動
力出力を得る膨張タービンと; (h)膨張タービンにより駆動される被駆動手段と;を
備える機械システム。
(A) a hydrocarbon fuel supply means; (b) electrolyzed water supply means; (c) an engine housing; and (d) a hydrocarbon fuel and an electrolysis which are arranged in the engine housing and are plasma-arced. A plasma reactor that decomposes water to generate a mixed gas of steam and a hydrogen-rich fuel; (e) a compressor that is disposed in an engine housing to generate compressed air; and (f) a plasma reactor in the engine housing. A combustor arranged to communicate and combust the mixture of the gas mixture and the compressed air to generate a high temperature and high pressure combustion gas; and (g) a high temperature and high pressure combustion gas arranged to be connected to the compressor in the engine housing. (H) driven means driven by the expansion turbine to obtain a power output. Mechanical system.
【請求項15】 請求項14において、機械システムが
移動体からなり、被駆動手段が推進手段からなる機械シ
ステム。
15. The mechanical system according to claim 14, wherein the mechanical system comprises a moving body, and the driven means comprises a propulsion means.
【請求項16】 請求項14または15において、さら
に、(i)膨張タービンにより駆動される発電機と、
(j)発電機に接続されてプラズマ電力をプラズマリア
クタに供給するプラズマ電源とを備える機械システム。
16. The method according to claim 14, further comprising: (i) a generator driven by an expansion turbine;
(J) a mechanical system comprising: a plasma power supply connected to the generator for supplying plasma power to the plasma reactor.
【請求項17】 (a)炭化水素燃料供給手段と; (b)電解水供給手段と; (c)エンジンハウジングと; (d)エンジンハウジング内に配置されていてプラズマ
アークにより炭化水素燃料と電解水を分解して水蒸気と
水素リッチ燃料との混合ガスを生成するプラズマリアク
タと; (e)エンジンハウジング内に配置されて圧縮空気を生
成するコンプレッサと; (f)エンジンハウジング内にてプラズマリアクタと連
通するように配置されて混合ガスと圧縮空気との混合気
を燃焼させて高温高圧燃焼ガスを発生させるコンバスタ
と; (g)エンジンハウジング内でコンプレッサに連結する
ように配置されて高温高圧燃焼ガスにより駆動されて動
力出力を得る膨張タービンと; (h)膨張タービンにより駆動される発電機と; (i)発電機の電気出力により駆動されるモータ手段
と; (j)モータ手段により駆動される推進手段と;を備え
る機械システム。
17. A hydrocarbon fuel supply means; (b) electrolyzed water supply means; (c) an engine housing; and (d) an electrolysis of hydrocarbon fuel and plasma electrolysis by being arranged in the engine housing. A plasma reactor that decomposes water to generate a mixed gas of steam and a hydrogen-rich fuel; (e) a compressor that is disposed in an engine housing to generate compressed air; and (f) a plasma reactor in the engine housing. A combustor arranged to communicate and combust the mixture of the gas mixture and the compressed air to generate a high temperature and high pressure combustion gas; and (g) a high temperature and high pressure combustion gas arranged to be connected to the compressor in the engine housing. (H) a power generator driven by the expansion turbine to obtain a power output; (h) a power generator driven by the expansion turbine; Mechanical system comprising; a propulsion means driven by a (j) motor means; motor means and driven by the electrical output.
【請求項18】 請求項17において、機械システムが
移動体からなり、モータ手段がモータ/発電機からな
り、さらに、(k)発電機の交流出力を直流出力に変換
する整流器と、(l)整流器とモータ手段との間に接続
されたパワーコンバータと、(m)整流器とパワーコン
バータに接続されていて移動体のブレーキ回生電力を貯
蔵するバッテリを備える機械システム。
18. The rectifier according to claim 17, wherein the mechanical system comprises a moving body, the motor means comprises a motor / generator, and (k) a rectifier for converting an AC output of the generator into a DC output; A mechanical system comprising: a power converter connected between the rectifier and the motor means; and (m) a battery connected to the rectifier and the power converter for storing brake regenerative power of the moving object.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5348597B1 (en) * 2012-11-08 2013-11-20 武史 畑中 ELECTRO-HYDRAULIC ENGINE, ELECTRO-HYDRAULIC ENGINE DRIVE POWER GENERATING DEVICE, AND ELECTRO-HYDRAULIC ENGINE DRIVEN GENERATION
JP2018513802A (en) * 2015-03-24 2018-05-31 テクノロジーズ シャナドゥ オブ リゾナトリー−ソーラー−システムド シーオー.,エルティーディー.Technologies’Xanadu Of Resonatory−Solar−Systemed Co.,Ltd. Range extender type electric vehicle
WO2023030867A1 (en) * 2021-09-01 2023-03-09 Obrist Technologies Gmbh Drive system for a vehicle

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5348597B1 (en) * 2012-11-08 2013-11-20 武史 畑中 ELECTRO-HYDRAULIC ENGINE, ELECTRO-HYDRAULIC ENGINE DRIVE POWER GENERATING DEVICE, AND ELECTRO-HYDRAULIC ENGINE DRIVEN GENERATION
JP2018513802A (en) * 2015-03-24 2018-05-31 テクノロジーズ シャナドゥ オブ リゾナトリー−ソーラー−システムド シーオー.,エルティーディー.Technologies’Xanadu Of Resonatory−Solar−Systemed Co.,Ltd. Range extender type electric vehicle
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