JP2002371864A - ガスタービン用熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型であって鑞付け作用を少なくできる熱交
換装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、ガスタービンの圧縮機から供
給される圧縮空気を燃焼室まで通過させる第一の流路
と、前記ガスタービンの前記燃焼室を通過した高温ガス
を排気部まで通過させる第二の流路とを具備するガスタ
ービン用熱交換装置において、所定の間隔をおいて互い
に重ね合わされるよう配置された一対のプレートを具備
し、これら一対のプレートの間に前記第一の流路が形成
されており、これら一対のプレートを巻上げることによ
り渦巻体を形成し、該渦巻体の内部に前記第二の流路が
形成されており、前記圧縮空気が前記第一の流路を前記
渦巻体の周方向に流れ、前記高温ガスが前記第二の流路
を前記渦巻体の軸線方向に流れるようにしたガスタービ
ン用熱交換装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱交換装置、特にガ
スタービン用熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術において、ガスタービンを使用
する際に、熱効率を高めるために、再生熱交換器が採用
されている。図１１にガスタービンに使用される再生熱
交換器の系統図を示す。このような再生熱交換器は、ガ
スタービンの排出部から排出された高温ガスを用いて、
ガスタービンの圧縮機から供給された圧縮空気を予め加
熱した後に、この加熱された圧縮空気をガスタービンの
燃焼器に供給する。

【０００３】例えば、特開平５−２４００６３号公報に
おいては、ガスタービンに対して熱交換器をコンパクト
に結合するための結合装置が開示されている。この結合
装置はガスタービンの一側においてガスタービンの排出
部に隣接して配置されており、排出部から排出された高
温ガスを熱交換器内に直接的に供給している。さらに、
圧縮機から供給された圧縮空気は結合装置の導管によっ
て熱交換器まで供給されており、高温ガスにより加圧さ
れた圧縮空気は入口ケーシングによって燃焼室まで供給
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２４００６３号公報に開示された熱交換器用結合装
置は、排出部に隣接して配置されているので排出された
高温ガスを熱交換器内に直接的に供給することができる
が、圧縮空気を熱交換器に供給するのに導管を用いてい
る。従って、この熱交換器用結合装置の場合には導管を
排除することができず、依然として広大な設置場所を必
要としている。

【０００５】また、前述した従来技術の熱交換器用結合
装置は排出部の一側においてのみ設置されているので燃
焼室からの熱の大部分は燃焼室周りに周方向に散逸され
る。従って、このような熱が損失しないように熱交換器
を設置する必要がある。さらに、熱交換器には複数のプ
レートフィンが採用されているが、これらプレートフィ
ンは鑞付けにより組み付ける必要があるため、製造費用
が増すと共に製造期間が長くなるという問題がある。

【０００６】それゆえ、本発明は、導管などの配管系を
使用することなしに高温ガスおよび圧縮空気を供給でき
て、熱の損失を少なくできて、鑞付け作用による組み付
けを可能な限り少なくしたガスタービン用熱交換器に関
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、ガスタービンの圧縮機から供給される圧縮空気
を燃焼室まで通過させる第一の流路と、前記ガスタービ
ンの前記燃焼室を通過した高温ガスを排気部まで通過さ
せる第二の流路とを具備するガスタービン用熱交換装置
において、所定の間隔をおいて互いに重ね合わされるよ
う配置された一対のプレートを具備し、これら一対のプ
レートの間に前記第一の流路が形成されており、これら
一対のプレートを巻上げることにより渦巻体を形成し、
前記渦巻体の半径方向に前記第一の流路と交互に配置さ
れる渦巻状の前記第二の流路が形成されており、前記圧
縮空気が前記第一の流路を前記渦巻体の周方向に流れ、
前記高温ガスが前記第二の流路を前記渦巻体の軸線方向
に流れるようにしたガスタービン用熱交換装置が提供さ
れる。

【０００８】すなわち請求項１に記載の発明によって、
高温ガスからの熱の損失を少なくしつつ熱交換装置を小
型にすることができる。さらに前記渦巻体の中心付近に
前記ガスタービンの前記燃焼室を配置してもよい。これ
により、導管を必要とすることなしに、熱交換装置をさ
らに小型にできる。また、燃焼室からの熱を圧縮空気に
直接的に伝えることができる。熱交換装置により燃焼室
を囲むことによって、燃焼室において生ずる騒音が外部
に漏れるのを少なくすることができる。さらに、タービ
ン周りに環状の燃焼室を備えた小型のガスタービンの場
合には、このような熱交換装置はガスタービン内の回転
体、例えばタービンがバーストするときの防壁としても
役目を果たしうる。

【０００９】さらに、第一の流路を形成する前記一対の
プレートの少なくとも一方の内面に、突起部または凹部
を設けることもできる。または、前記第一の流路におい
て前記一対のプレートの間にスペーサを設けてもよい。
圧縮空気が流れていない場合には第一の流路の外形を維
持することができないので圧縮空気を流入させ始めるの
が困難であるが、このような突起部または凹部もしくは
スペーサを設けることにより、圧縮空気が第一の流路に
流れていないときに第一の流路の外形を維持することが
できて、圧縮空気を容易に通過させることができる。

【００１０】また、第二の流路には、前記渦巻体の軸線
方向に延びるフィンを設けてもよい。第一の流路に圧縮
空気を流すことにより第一の流路が前記渦巻体の半径方
向に膨張するので、フィンは、第二の流路を形成するプ
レートの面に密着する。従って、これら面に鑞付けする
ことなしに、フィンを取り付けることができて製造費用
を少なくできる。

【００１１】請求項９に記載の発明によれば、ガスター
ビンの圧縮機から供給される圧縮空気を燃焼室まで通過
させる複数の第一の流路と、前記ガスタービンの前記燃
焼室を通過した高温ガスを排気部まで通過させる複数の
第二の流路とを具備するガスタービン用熱交換装置にお
いて、所定の間隔をおいて互いに重ね合わされるよう配
置された複数対のプレートを具備し、これら複数対のプ
レートの間のそれぞれに前記第一の流路が形成されてお
り、これら複数対のプレートを互いにずらして積み重ね
た後に巻上げることにより渦巻体を形成し、前記複数対
のプレートの間に複数の前記第二の流路が形成されてお
り、前記圧縮空気が各第一の流路を前記渦巻体の周方向
に流れ、前記高温ガスが前記第二の流路を前記渦巻体の
軸線方向に流れるようにしたガスタービン用熱交換装置
が提供される。

【００１２】すなわち請求項９に記載の発明によって、
高温ガスからの熱損失を少なくしつつ熱交換装置を小型
にすることができる。さらに、複数の流路を使用してい
るので、第一および第二の流体をさらに効率的に流通さ
せられると共に、第二の流体、例えば高温ガスの熱を第
一の流体、例えば圧縮空気にさらに効率的に伝えること
ができる。さらに前記渦巻体の中心付近に前記ガスター
ビンの前記燃焼室を配置してもよい。これにより、導管
を必要とすることなしに、熱交換装置をさらに小型にで
きる。また、燃焼室からの熱を圧縮空気に直接的に伝え
ることができる。熱交換装置により燃焼室を囲むことに
よって、燃焼室において生ずる騒音が外部に漏れるのを
少なくすることができる。さらに、タービン周りに環状
の燃焼室を備えた小型のガスタービンの場合には、この
ような熱交換装置はガスタービン内の回転体、例えばタ
ービンがバーストするときの防壁としても役目を果たし
うる。

【００１３】さらに、複数の前記第一の流路を形成する
前記複数対のプレートのそれぞれの少なくとも一方の内
面には、突起部または凹部を設けることもできる。また
は、複数の前記第一の流路において前記複数対のプレー
トのそれぞれの間にスペーサを設けてもよい。圧縮空気
が流れていない場合には第一の流路の外形を維持するこ
とができないので圧縮空気を流入させ始めるのが困難で
あるが、このような突起部または凹部もしくはスペーサ
を設けることにより、圧縮空気が第一の流路に流れてい
ないときに第一の流路の外形を維持することができて、
圧縮空気を容易に通過させることができる。

【００１４】また、複数の第二の流路には、前記渦巻体
の軸線方向に延びるフィンを設けてもよい。第一の流路
に圧縮空気を流すことにより第一の流路が前記渦巻体の
半径方向に膨張するので、フィンは、第二の流路を形成
するプレートの面に密着する。従って、これら面に鑞付
けすることなしにフィンを取り付けることができて製造
費用を少なくできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材
には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にす
るために、これら図面は適宜、縮尺を変更している。図
１は本発明の熱交換装置１０を取り付けた小型のガスタ
ービン９０の長手方向断面図である。図１における略円
筒形状をなしているガスタービン９０は圧縮部９２と略
リング状燃焼室９３とタービン９４と排出部９５とを具
備している。さらに、ガスタービン９０の燃焼室９３周
りには、本発明に基づく熱交換装置１０が設けられてい
る。図１から分かるように、略リング状熱交換装置１０
が燃焼室９３の燃焼室用ケーシング９９周りを取り囲む
ように設けられている。

【００１６】図１において、ガスタービン９０の入口部
９１から供給された空気は、圧縮部９２を通って圧縮さ
れる。次いで圧縮された圧縮空気はガスタービン９０に
形成された流路８１を通って熱交換装置１０の第一の流
路３０の入口３１まで供給される。この圧縮空気は熱交
換装置１０内において加熱されて、第一の流路３０の出
口３２を通ってガスタービン９０の燃焼室９３に流入す
る。次いで、圧縮空気は燃焼室９３内において燃焼され
て高温ガスとなり、この高温ガスはタービン９４を通過
して流路８２を通って熱交換装置１０の第二の流路４０
の入口４１に供給されて、第二の流路４０の出口４２を
通って排出部９５から排出される。本実施形態において
はタービン９４は発電機９７に接続されており、高温ガ
スがタービン９４を回転させて発電機が駆動される。

【００１７】図２および図３はそれぞれ本発明の第一の
実施形態に基づく熱交換装置１０の斜視図および端面図
である。熱交換装置１０は適切な支持部材（図示しな
い）によって燃焼室用ケーシング９９の中心軸線に対し
てほぼ同心に配置されている。理解を容易にするため
に、燃焼室用ケーシング９９を円筒形で示している。熱
交換装置１０の積層体３９は可撓性を有する同一形状の
二つの矩形プレート１１、２１、例えば金属製プレート
から構成されており、矩形プレート１１が外方に配置さ
れている。本実施形態においては、二つの矩形プレート
からなる積層体３９が、燃焼室用ケーシング９９周りに
巻き上げられるように配置されている。図示される実施
形態においては積層体３９は、矩形プレート１１が外方
を向けられつつ燃焼室用ケーシング９９周りにおよそ二
回半巻くように配置されている。従って、図３の端面図
のように、熱交換装置１０は、矩形プレート１１、２１
の長手方向端部が渦巻形状になるよう形成されている。

【００１８】図４には、この熱交換装置１０の組み立て
時の状態を示しており、図４（ａ）（ｂ）によって本発
明の熱交換装置１０の組み立て方法を説明する。熱交換
装置１０を構成する二つの矩形プレート１１、２１が所
定の間隔をおいて互いに重ね合わされて配置されてい
る。矩形プレート１１は、表面１８および表面１９（図
示しない）を有しており、矩形プレート２１は表面２８
（図示しない）および表面２９を有している。これら矩
形プレート１１、２１は表面１９と表面２９とが対面す
るように配置されている。次いで、矩形プレート１１の
両長手方向端部１２、１３を、例えば鑞付けすることに
より矩形プレート２１の両長手方向端部２２、２３にそ
れぞれ密封状態で接合して積層体３９を形成する。一方
の矩形プレートの長手方向端部をかしめるか、もしくは
縁曲げ留めすることにより他方の矩形プレートの長手方
向端部に接合して積層体３９を形成してもよい。縁曲げ
留めする場合には、密封作用を高めることができると共
に鑞付けに要する費用を少なくすることができる。次い
で、積層体３９を長手方向に曲げて、渦巻体である熱交
換装置１０を形成する。二つの矩形プレート１１、２１
の横断方向端部１４、２４は流路３０の第一の入口３１
を形成しており、二つの矩形プレート１１、２１の横断
方向端部１５、２５は第一の出口３２を形成している。
入口３１付近における矩形プレート２１の一部は出口３
２付近における矩形プレート１１の一部に接合部３５
（図２）において、例えば鑞付けにより密封状態で渦巻
体の軸線方向に接合されている。

【００１９】従って、熱交換装置１０は、矩形プレート
１１、２１の間に形成されていて熱交換装置１０の周方
向に延びる第一の流路３０と、燃焼用ケーシング９９の
中心軸線に対してほぼ平行に延びる渦巻形の第二の流路
４０とを有している。この場合には導管を排除すること
ができ、熱交換装置１０全体を小型にすることができ
る。さらに、燃焼用ケーシング９９周りに周方向に熱交
換装置１０を配置するので、燃焼室からの熱の損失を少
なくすることができる。本発明においては第一の流路３
０を流れる第一の流体、例えば圧縮空気と、第一の流体
よりも高温であって第二の流路４０を流れる第二の流
体、例えば高温ガスとは互いに直交して流れる。従っ
て、第一の出口３２は燃焼室用ケーシング９９上の対応
する位置に形成された燃焼室用入口部に通じている。図
２における第二の流路４０は、この流路４０の上方に第
二の出口４２および下方に第二の入口４１を有してい
る。

【００２０】図５には、本発明の熱交換装置１０の動作
時の状態を部分的に示している。図１および図５を用い
て本発明の熱交換装置１０の動作を説明する。第一の流
体、例えば圧縮部９２を通って圧縮された圧縮空気はガ
スタービン９０内に形成された流路８１を通って、熱交
換装置１０の半径方向端部に配置された第一の入口３１
から第一の流路３０に進入する。このときに、矩形プレ
ート１１、２１からなる積層体３９は渦巻体の半径方向
に膨張する。次いで、この圧縮空気は積層体３９内の流
路３０を周方向に流れて、第一の出口３２から流出して
燃焼室９３内に進入する。

【００２１】第二の流体、例えば燃焼室９３において燃
焼されて流路８２を通過した高温ガスはガスタービン９
０の流路８２を通って、熱交換装置１０の第二の入口４
１から第二の流路４０に進入する。次いで、この高温ガ
スは、第一の流路３０内を流れる第一の流体、例えば圧
縮空気を加熱しつつ第二の流路４０の第二の出口４２か
ら流れてガスタービン９０の排出部９５から流出する。
従って、第一の流体は加熱された状態で第一の出口３２
から流出して燃焼室に進入する。積層体３９は隙間を設
けることなしに燃焼室用ケーシング９９周りで少なくと
も一回巻かれているのが好ましく、これにより、燃焼室
からの熱を第一の流体に直接的に伝えることができる。
このように熱交換装置１０を燃焼室用ケーシング９９周
りに配置することによって、導管を排除できて、熱交換
装置１０全体を小型にすることができる。また、熱交換
装置１０により燃焼室用ケーシング９９を囲むことによ
って、燃焼室において生ずる騒音が外部に漏れるのを少
なくすることができる。さらに、このような熱交換装置
１０は、ガスタービン９０内の回転体、例えばタービン
がバーストするときの防壁としても役目を果たしうる。

【００２２】図６には本発明の追加の実施形態に基づく
熱交換装置１０の積層体３９内に形成される第一の流路
３０を拡大して示している。図６（ａ）に示すように、
第一の流路３０においては、一つまたは複数の突起６０
が矩形プレート１１の表面１９と矩形プレート２１の表
面２９とに設けられている。図示される実施形態におい
ては、これら突起６０は表面１９、２９において矩形プ
レートの長手方向および横断方向にほぼ等間隔に整列さ
れている。これにより、第一の流体が第一の流路３０に
流れていないときであっても、第一の流路３０の外形を
維持することができる。従って、第一の流体を第一の流
路３０に容易に流すことができる。矩形プレート１１の
表面１９の突起と矩形プレート２１の表面２９の突起と
を互い違いに設けてもよく、または、これら突起６０を
表面１９または表面２９の一方に設けてもよい。さら
に、図６（ｂ）に示されるように、矩形プレート１１の
表面１９または矩形プレート２１の表面２９の少なくと
も一方に一つまたは複数の凹部７０を設けてもよい。図
６（ａ）に示したのと同様に、この場合にも、第一の流
体を第一の流路３０に容易に流すことができる。当然の
ことながら、矩形プレート１１の表面１９または矩形プ
レート２１の表面２９の少なくとも一方に突起６０およ
び凹部７０の両方を設けることもできる。この場合に
は、第一の流体を第一の流路３０にさらに容易に流すこ
とができる。

【００２３】あるいは、矩形プレート１１、２１の長手
方向端部を接合するときに、これらプレートの間に一つ
または複数のスペーサ（図示しない）を挿入してもよ
い。この場合にも、第一の流体をこの流路３０内に容易
に流すことができるようになる。当然のことながらこの
ようなスペーサは第一の流体が流通できるように、前述
した長手方向端部に対して平行に配置するのが好まし
い。

【００２４】図７は本発明の熱交換装置１０の別の実施
形態を示している。流路４０において矩形プレート２１
の表面２８とこれに隣接する矩形プレート１１の表面１
８との間にフィン５０、例えば波形フィンが配置されて
いる。このフィン５０は熱交換装置１０の軸線方向すな
わち図面を貫通する方向に延びている。流路４０内にお
けるフィン５０には第二の流体、例えば高温ガスが流れ
る。図８はフィン５０が配置されている熱交換装置１０
を部分的に拡大して示している。圧縮空気の圧力は高温
ガスの圧力よりも大きいので、圧縮空気が第一の流路３
０内を流れるときに、流路３０は熱交換装置１０の半径
方向に膨張する。隣接する流路３０の間にフィン５０が
配置されているので、フィン５０は、外側の流路３０か
らは内方に向かう力を受けると共に内側の流路３０から
は外方に向かう力を受ける。従って、隣接する流路３０
内においてフィン５０を強力に把持することができる。
それゆえ、フィン５０を第二の流路４０に設けるとき
に、フィン５０の鑞付け作用を例えば表面２８の入口３
１および出口３２付近においてのみ行うか、または鑞付
けを全く必要とすることなしにフィン５０を第二の流路
４０に挿入することもできる。従って、鑞付けに要する
費用を少なくできる。当然のことながら、フィン５０は
入口３１および出口３２付近には形成されていない。

【００２５】図９は本実施形態におけるフィン５０の変
形例を部分的に拡大して示している。図７に示したフィ
ン５０は波形形状であるが、図９（ａ）には、入口４１
からみると断面が略三角形状のフィン５０が示されてい
る。さらに、図９（ｂ）には、半球を二つ重ねた断面を
有するフィン５０が示されている。これらフィンは図面
を貫通する方向に延びている。図９（ａ）（ｂ）に示さ
れるフィン５０が第二の流体、例えば高温ガスに接触す
る接触面積は、図７に示されるフィン５０の場合の接触
面積よりも大きい。従って、フィン５０がこのような形
状をなすことによって、第二の流体、例えば高温ガスが
有する熱を、流路３０内の第一の流体、例えば圧縮空気
に効果的に伝えることができる。当然のことながら、フ
ィン５０の形状を、第二の流体との接触面積を大きくす
ることができる他の形状にしてもよい。

【００２６】図１０には本発明の第二の実施形態に基づ
く熱交換装置１０を示している。本実施形態においては
二つの積層体３９Ａ、３９Ｂが示されている。前述した
第一の実施形態のように、本実施形態の熱交換装置１０
の積層体３９Ａ、３９Ｂも、接合部３５Ａ、３５Ｂにお
いて隣接する積層体に対して例えば鑞付けにより密封状
態で軸線方向に接合されている。従って、本実施形態に
基づく熱交換装置１０は二つの第一の流路３０Ａ、３０
Ｂを有すると共に、二つの第二の流路４０Ａ、４０Ｂを
有している。理解を容易にするために、第二の流路４０
Ａ、４０Ｂを斜線により塗りつぶしている。図１０にお
いて、熱交換装置１０は、これら二つの積層体３９の入
口３１Ａ、３１Ｂが熱交換装置１０の周方向反対側に配
置されるように形成されている。同様にこれら積層体３
９Ａ、３９Ｂの出口３２Ａ、３２Ｂは燃焼室用ケーシン
グ９９の周方向反対側に配置されており、燃焼室用ケー
シング９９上の対応する位置に形成された二つの燃焼室
用入口部に通じている。第一の流体は第一の流路３０
Ａ、３０Ｂを周方向に通過すると共に、第二の流体は第
二の流路４０Ａ、４０Ｂを軸線方向に通過する。前述し
た実施形態と同様に、本実施形態においても、導管を排
除して熱交換装置１０全体を小型にできると共に、燃焼
室からの熱を第一の流体に直接的に伝えることができ
る。さらに、このように形成された熱交換装置１０は燃
焼室からの騒音を少なくすると共に、ガスタービン９０
内の回転体がバーストするときの防壁としても役目を果
たしうる。

【００２７】この熱交換装置１０は、二つの積層体３９
Ａ、３９Ｂを互いに長手方向にずらした状態で配置し
て、次いでこれら積層体を、前記長手方向端部が渦巻線
を形成するように隙間を設けつつ長手方向に巻上げるこ
とにより形成される。入口３１Ａ、３１Ｂは熱交換装置
１０の周方向にほぼ等間隔に配置されている。本実施形
態の場合には、複数の流路を使用しているので、第一お
よび第二の流体をさらに効率的に流通させられると共
に、第二の流体、例えば高温ガスの熱を第一の流体、例
えば圧縮空気にさらに効率的に伝えることができる。

【００２８】さらに、第一の流路にスペーサを挿入する
こと、第一の流路を形成する矩形プレートの表面に突起
または凹部を形成すること、および第二の流路４０にフ
ィン５０を配置することは本実施形態の範囲に含まれ
る。本実施形態においては二つの積層体３９Ａ、３９Ｂ
を採用しているので、流路４０にフィン（図示しない）
を配置する場合には、フィンをさらに強力に把持するこ
とができる。それゆえ、フィン５０を第二の流路４０に
設けるときに、フィン５０の一部分、例えば表面２８の
入口３１および出口３２付近にのみ鑞付けを行うか、ま
たは鑞付けを全く必要とすることなしにフィン５０を第
二の流路４０に挿入することができる。当然のことなが
ら、入口が周方向にほぼ等間隔に配置されるように三つ
以上の積層体を巻き上げて熱交換装置１０を形成するこ
とができる。この場合にも鑞付けを行う場所を最小限に
少なくすることができる。

【００２９】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、高温ガ
スからの熱の損失を少なくしつつ熱交換装置を小型にす
ることができるという共通の効果を奏しうる。

【００３０】さらに、請求項２、１０に記載の発明によ
れば、燃焼室の熱の損失を少なくすると共に、導管を用
いることなく熱交換装置をさらに小型にできるという効
果を奏しうる。また、燃焼室において生ずる騒音が外部
に漏れるのを少なくすることができる。さらに、このよ
うな熱交換装置は、ガスタービン内の回転体がバースト
するときの防壁としても役目を果たしうる。さらに、請
求項３、４、１１および１２に記載の発明によれば、鑞
付けする箇所を少なくして製造費用を少なくしつつ熱交
換装置を製造できるという効果を奏しうる。さらに、請
求項５、６、７、１３、１４および１５に記載の発明に
よれば、圧縮空気を第一の流路に容易に流すことができ
るという効果を奏しうる。さらに、請求項８および１６
に記載の発明によれば、鑞付けする箇所を可能な限り少
なくしてフィンを低費用で設けることができるという効
果を奏しうる。さらに、請求項９に記載の発明によれ
ば、第一および第二の流体をさらに効率的に流通させら
れると共に、第二の流体、例えば高温ガスの熱を第一の
流体、例えば圧縮空気にさらに効率的に伝えることがで
きるという効果を奏しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換装置を備えたガスタービンの長
手方向断面図である。

【図２】本発明の第一の実施形態に基づく熱交換装置の
斜視図である。

【図３】本発明の第一の実施形態に基づく熱交換装置の
端面図である。

【図４】（ａ）本発明の熱交換装置の組み立て状態を示
す図である。 （ｂ）本発明の熱交換装置の組み立て状態を示す図であ
る。

【図５】本発明の第一の実施形態に基づく熱交換装置の
動作時の状態を示す図である。

【図６】（ａ）熱交換装置の第一の流路の拡大断面図で
ある。 （ｂ）熱交換装置の第一の流路の拡大断面図である。

【図７】本発明の別の実施形態に基づく熱交換装置の端
面図である。

【図８】熱交換装置の拡大断面図である。

【図９】（ａ）本発明の第二の流路の拡大断面図であ
る。 （ｂ）本発明の第二の流路の拡大断面図である。

【図１０】本発明の第二の実施形態に基づく熱交換装置
の端面図である。

【図１１】ガスタービンに使用される再生熱交換器の系
統図である。

【符号の説明】

１０…熱交換装置 １１…矩形プレート ２１…矩形プレート ３０…第一の流路 ３１…第一の入口 ３２…第一の出口 ３５…接合部 ３９…積層体 ４０…第二の流路 ４１…第二の入口 ４２…第二の出口 ５０…フィン ６０…突起 ７０…凹部 ９０…ガスタービン ９１…入口部 ９２…圧縮部 ９３…燃焼室 ９４…タービン ９５…排出部 ９７…発電機 ９９…燃焼室用ケーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L103 AA05 AA35 BB17 CC24 CC27 DD14 DD33 DD34 DD36 DD62 DD68

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの圧縮機から供給される圧
   縮空気を燃焼室まで通過させる第一の流路と、前記ガス
   タービンの前記燃焼室を通過した高温ガスを排気部まで
   通過させる第二の流路とを具備するガスタービン用熱交
   換装置において、 所定の間隔をおいて互いに重ね合わされるよう配置され
   た一対のプレートを具備し、これら一対のプレートの間
   に前記第一の流路が形成されており、これら一対のプレ
   ートを巻上げることにより渦巻体を形成し、前記渦巻体
   の半径方向に前記第一の流路と交互に配置される渦巻状
   の前記第二の流路が形成されており、 前記圧縮空気が前記第一の流路を前記渦巻体の周方向に
   流れ、前記高温ガスが前記第二の流路を前記渦巻体の軸
   線方向に流れるようにしたガスタービン用熱交換装置。
2. 【請求項２】 前記渦巻体の中心付近に前記ガスタービ
   ンの前記燃焼室が配置されている請求項１に記載のガス
   タービン用熱交換装置。
3. 【請求項３】 前記一対のプレートの一方の前記プレー
   トが、鑞付けにより他方の前記プレートに接合されてい
   る請求項１または２に記載のガスタービン用熱交換装
   置。
4. 【請求項４】 前記一対のプレートの一方の前記プレー
   トが、該一方の前記プレートの端部をかしめることによ
   り他方の前記プレートに接合されている請求項１または
   ２に記載のガスタービン用熱交換装置。
5. 【請求項５】 前記第一の流路において前記一対のプレ
   ートの間にスペーサが設けられている請求項１から４の
   いずれか一項に記載のガスタービン用熱交換装置。
6. 【請求項６】 前記第一の流路を形成する前記一対のプ
   レートの少なくとも一方の内面には突起部が設けられて
   いる請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービ
   ン用熱交換装置。
7. 【請求項７】 前記第一の流路を形成する前記一対のプ
   レートの少なくとも一方の内面には凹部が設けられてい
   る請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービン
   用熱交換装置。
8. 【請求項８】 前記第二の流路には前記渦巻体の軸線方
   向に延びるフィンが設けられている請求項１から７のい
   ずれか一項に記載のガスタービン用熱交換装置。
9. 【請求項９】 ガスタービンの圧縮機から供給される圧
   縮空気を燃焼室まで通過させる複数の第一の流路と、前
   記ガスタービンの前記燃焼室を通過した高温ガスを排気
   部まで通過させる複数の第二の流路とを具備するガスタ
   ービン用熱交換装置において、 所定の間隔をおいて互いに重ね合わされるよう配置され
   た複数対のプレートを具備し、これら複数対のプレート
   のそれぞれの間に前記第一の流路が形成されており、こ
   れら複数対のプレートを互いにずらして積み重ねた後に
   巻上げることにより渦巻体を形成し、前記複数対のプレ
   ートの間に複数の前記第二の流路が形成されており、 前記圧縮空気が各第一の流路を前記渦巻体の周方向に流
   れ、前記高温ガスが前記第二の流路を前記渦巻体の軸線
   方向に流れるようにしたガスタービン用熱交換装置。
10. 【請求項１０】 前記渦巻体の中心付近に前記ガスター
    ビンの前記燃焼室が配置されている請求項９に記載のガ
    スタービン用熱交換装置。
11. 【請求項１１】 前記複数対のプレートのそれぞれの一
    方の前記プレートが、鑞付けにより他方の前記プレート
    に接合されている請求項９または１０に記載のガスター
    ビン用熱交換装置。
12. 【請求項１２】 前記複数対のプレートのそれぞれの一
    方の前記プレートが、該一方の前記プレートの端部をか
    しめることにより他方の前記プレートに接合されている
    請求項９または１０に記載のガスタービン用熱交換装
    置。
13. 【請求項１３】 複数の前記第一の流路において前記複
    数対のプレートのそれぞれの間にスペーサが設けられて
    いる請求項９から１２のいずれか一項に記載のガスター
    ビン用熱交換装置。
14. 【請求項１４】 複数の前記第一の流路を形成する前記
    複数対のプレートのそれぞれの少なくとも一方の内面に
    は突起部が設けられている請求項９から１３のいずれか
    一項に記載のガスタービン用熱交換装置。
15. 【請求項１５】 複数の前記第一の流路を形成する前記
    複数対のプレートのそれぞれの少なくとも一方の内面に
    は凹部が設けられている請求項９から１４のいずれか一
    項に記載のガスタービン用熱交換装置。
16. 【請求項１６】 複数の前記第二の流路には前記渦巻体
    の軸線方向に延びるフィンが設けられている請求項９か
    ら１５のいずれか一項に記載のガスタービン用熱交換装
    置。