JP2814343B2 - High temperature and high pressure gas generator for turbine drive - Google Patents
High temperature and high pressure gas generator for turbine driveInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えばエアターボラ
ムジェット（ロケット）等の航空推進機関、魚雷等の水
中推進機関、空気のない所で使用される産業用発電機関
などに適用されるタービン駆動用の高温高圧ガス発生装
置に関し、詳しくは、液体燃料の酸化剤として液体空気
を用いる高温高圧ガス発生装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine applied to an air propulsion engine such as an air turbo ramjet (rocket), an underwater propulsion engine such as a torpedo, and an industrial power generator used in a place without air. More specifically, the present invention relates to a high-temperature and high-pressure gas generator using liquid air as an oxidizing agent for a liquid fuel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、超音速航空機および飛翔体の推
進機関や水中推進機関などにおいて、極低温酸化剤とし
て液体酸素(L.O2)を使用するものは公知である。ところ
が、この液体酸素(L.O2)を使用する場合は、極低温であ
る特性を活用して高温部分を冷却しようとしても、その
被冷却高温部分が酸化され損耗されるために、実際問題
として冷却用冷媒としては使用することができない。ま
た、爆発などの危険性がある。さらに、炭化水素系燃料
との反応により生成される高温高圧ガスの温度をタービ
ンの許容温度範囲内に抑えるためには、燃料過濃または
酸化剤過濃とする必要があり、そのために、カーボンの
堆積および部分酸化の問題が避けられない。2. Description of the Related Art For example, it is known that liquid oxygen (LO 2 ) is used as a cryogenic oxidizing agent in supersonic aircraft, flying body propulsion engines and underwater propulsion engines. However, when this liquid oxygen (LO 2 ) is used, even if an attempt is made to cool a high-temperature part by utilizing the characteristic of extremely low temperature, the high-temperature part to be cooled is oxidized and worn away. It cannot be used as a cooling medium. There is also a danger of explosion. Further, in order to keep the temperature of the high-temperature and high-pressure gas generated by the reaction with the hydrocarbon-based fuel within the allowable temperature range of the turbine, it is necessary to make the fuel rich or the oxidizing agent rich. Deposition and partial oxidation problems are inevitable.
【０００３】そこで、上記の液体酸素(L.O2)に代えて、
不活性な窒素を多量に含んでいる液体空気をガス化( 気
化) し、これによって得られたガスを液体燃料の酸化剤
として使用するようになされたタービン駆動用の高温高
圧ガス発生装置も従来からも多く提案されている。その
一つに、特開平３−８５３５７号公報や特開平4 −８６
３６０号公報、特開平３−１６０１４４号公報などに開
示されているように、推進機関における空気取入口より
取り入れた空気を、例えば推進用燃料である液体メタン
や液体水素などを冷熱源とする空気液化器に通して、そ
の推進用燃料の気化熱によって液化し、その液化した空
気を液化空気ポンプで増圧してガス発生器である燃焼室
内へ噴射するとともに、上記推進用燃料も燃焼室内へ噴
射し、これら空気と燃料との混合燃焼によりタービン駆
動用の高温高圧ガスを発生させるようにしたものであ
る。Therefore, instead of the above-mentioned liquid oxygen (LO 2 ),
High-temperature, high-pressure gas generators for driving turbines that gasify (vaporize) liquid air containing a large amount of inert nitrogen and use the resulting gas as an oxidant for liquid fuel Many have been proposed. One of them is disclosed in JP-A-3-85357 and JP-A-4-86.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 360, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-160144, air taken from an air intake in a propulsion engine is cooled by using, for example, liquid methane or liquid hydrogen as a propelling fuel as a cold heat source. It passes through a liquefier and is liquefied by the heat of vaporization of the propellant fuel. The liquefied air is pressurized by a liquefied air pump and injected into the combustion chamber, which is a gas generator. The propellant fuel is also injected into the combustion chamber. Then, high-temperature and high-pressure gas for driving the turbine is generated by mixed combustion of the air and the fuel.
【０００４】また、他の一つに、特開昭５８−１７６４
２１号公報などに開示されているように、予め製造して
タンクに貯蔵されている液体空気をポンプにより昇圧し
た後、気化器において、例えば空気および／または海水
あるいは温排水を熱源とする空気気化器に通して気化さ
せ、その気化した空気を燃焼室に供給し、この燃焼室に
導入される燃料との混合燃焼によりタービン駆動用の高
温高圧ガスを発生させるようにしたものである。[0004] Another example is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-1764.
As disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 21 and the like, after liquid air previously manufactured and stored in a tank is pressurized by a pump, air vaporization is performed in a vaporizer using, for example, air and / or seawater or hot wastewater as a heat source. The gas is vaporized by passing through a vessel, the vaporized air is supplied to a combustion chamber, and high-temperature and high-pressure gas for driving a turbine is generated by mixed combustion with fuel introduced into the combustion chamber.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
れば、いずれも酸化剤として、不活性な窒素を多量に含
んでいる液体空気を用いるので、上述した液体酸素
（Ｌ．Ｏ２）を使用する場合に比べて、高温部分の酸化
・損耗等の問題がないとともに、危険性も少ないなどの
点で優れているものの、上記した従来技術のうち、大気
より取り入れた空気を液化し、その液化空気を増圧して
ガス発生器である燃焼室内へ噴射する形態の前者のもの
では、取り入れ空気を液化するための冷熱源が必要であ
るばかりでなく、液化器も必要であり、したがって、適
用する各種の推進機関が構造的に複雑かつ大型化すると
いう課題がある。このことは特開昭６２−２３７０６８
号公報に開示の空気液化サイクルロケットエンジンにつ
いてもほぼ同様な課題がある。 According to the prior arts described above, liquid oxygen (LO 2 ) is used as the oxidizing agent because liquid air containing a large amount of inert nitrogen is used as the oxidizing agent. Compared to the case of using, there is no problem such as oxidation and wear of high temperature part, and it is excellent in that there is little danger, etc. The former in which the liquefied air is intensified and injected into the combustion chamber, which is a gas generator, not only requires a cold source for liquefying the intake air, but also requires a liquefier. There is a problem that various types of propulsion agencies are structurally complicated and large in size. This is disclosed in JP-A-62-237068.
Liquefied cycle rocket engine disclosed in
However, there are almost the same issues.
【０００６】また、上記従来技術のうち、後者のもので
は、空気および／または海水あるいは温排水を熱源とす
る液体空気気化器が必要であって、適用機関の構造の複
雑化、大型化の課題は解決できず、また、液体空気が極
低温液体であるという特性を十分に活用することができ
ない。このことは特開平４−１９１４１９号公報に開示
の液体空気ガスタービンについてもほぼ同様な課題があ
る。 Further, among the above prior art, by way of the latter, the air and / or sea water or thermal discharge a required liquid air vaporizer as a heat source, complicated application engine structure, the size problem Cannot be solved, and the property that liquid air is a cryogenic liquid can not be fully utilized. This is disclosed in JP-A-4-191419.
Almost the same issues exist for liquid air gas turbines.
You.
【０００７】この発明は上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、爆発などの危険性もなくて取扱いの容易な
液体空気の特性を有効に活用して、タービン各部および
ガス発生器各部を十分に冷却でき、しかも特別な液化器
や気化器を用いることなく、適用機関の小型化、軽量化
を図りつつ、低燃費、高出力化を図ることができるター
ビン駆動用の高温高圧ガス発生装置を提供することを目
的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and effectively utilizes the characteristics of liquid air which is easy to handle without danger of explosion and the like, and allows each part of the turbine and each part of the gas generator to be used. A high-temperature, high-pressure gas generator for turbine drive that can be cooled sufficiently and achieve low fuel consumption and high output while reducing the size and weight of the applicable engine without using a special liquefier or vaporizer. It is intended to provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るタービン駆動用の高温高圧ガス発生
装置は、予め製造されている液体空気を貯蔵する液体空
気貯蔵タンクと、液体空気を気化して生成された燃焼用
ガスと燃料とが供給されるガス発生器と、ガスタービン
にタービン駆動用ガスを噴射するタービンノズルとを具
備し、上記ガス発生器は、内部に燃焼室を形成するケー
シング壁と、上記タービンノズルおよびケーシング壁に
形成されて上記タンクから導出された液体空気を流通さ
せる冷却流路とを備え、上記冷却流路で気化して生成さ
れた燃焼用ガスと燃料とを上記燃焼室に供給して両者の
燃焼反応により高温高圧のタービン駆動用ガスを生成す
るとともに、上記タンクから導出された液体空気を冷却
流路に流通させて上記タービン駆動用ガスと熱交換させ
て上記液体空気を気化させるように構成したことを特徴
とするものである。To achieve the above object, according to an aspect of high temperature and high pressure gas generator for a turbine drive according to the present invention, a liquid air storage tank for storing liquid air is prefabricated, liquids air Gas generator for supplying combustion gas and fuel generated by vaporizing gas, and a gas turbine
Ingredients and a turbine nozzle for injecting turbine driving gas
And Bei, the gas generator includes a cable <br/> single wall forming the combustion chamber therein, to the turbine nozzle and Ke pacing wall
The liquid air formed and led out of the tank is circulated.
A cooling flow path for causing the combustion gas and fuel vaporized and generated in the cooling flow path to be supplied to the combustion chamber to generate a high-temperature and high-pressure turbine driving gas by a combustion reaction between the two . Cools liquid air derived from the above tank
Flow through the flow path and exchange heat with the turbine drive gas.
Characterized in that the liquid air is vaporized by
It is shall be with.
【０００９】上記構成のタービン駆動用の高温高圧ガス
発生装置において、液体空気の気化により生成された燃
焼用ガスの一部を、タービンの静止部分と回転部分との
間のシール部に導いてシール用ガスとして併用するよう
にすることが好ましい。In the high-temperature and high-pressure gas generator for driving a turbine having the above-described structure, a part of the combustion gas generated by vaporizing the liquid air is guided to a seal portion between a stationary portion and a rotating portion of the turbine. It is preferable to use them together as a working gas.
【００１０】[0010]
【作用】この発明によれば、燃料との反応により高温高
圧のタービン駆動用ガスを生成するための酸化剤とし
て、液体空気を使用するので、毒性がないばかりでな
く、爆発の危険性もないために、取扱いが非常に容易で
ある。また、タービンノズルおよびガス発生器ケーシン
グ壁中の冷却流路に液体空気を流通させることにより、
タービンノズルおよびガス発生器ケーシング壁の冷却作
用と液体空気の気化作用とを同時に達成することが可能
であり、液体空気の気化のための特別な気化器を要さ
ず、タービンノズルおよびガス発生器ケーシング壁中の
冷却流路を気化器に兼用させて装置全体、つまり、適用
機関の構造の簡素化、小型化を図りつつ、不活性な窒素
を多量に含んだ液体空気を気化して使用するため、気化
された燃焼用ガスの成分は空気とほぼ等しく、高温部
分、特にタービン各部の冷却用冷媒として用いても、そ
の部分の酸化・損耗等の問題が生じず、部品の耐久面で
優れているとともに、熱効率の向上を期待することが可
能となり、低燃費で高出力化が図れる。その上、燃料と
の反応によりタービンの許容温度範囲内の比較的低酸素
濃度の高温高圧ガスを発生するために、部分酸化の問題
がなく酸化剤過濃とすることができる。According to the present invention, since liquid air is used as an oxidizing agent for generating a high-temperature and high-pressure turbine driving gas by reaction with fuel, not only is there no toxicity but also there is no danger of explosion. Therefore, handling is very easy. Also, by flowing liquid air through the cooling passage in the turbine nozzle and the gas generator casing wall,
It is possible to simultaneously achieve the cooling action of the turbine nozzle and the gas generator casing wall and the vaporizing action of the liquid air without the need for a special vaporizer for the vaporization of the liquid air. The cooling flow path in the casing wall is also used as a vaporizer to vaporize and use liquid air containing a large amount of inert nitrogen while simplifying and reducing the size of the entire apparatus, that is, the structure of the applicable engine. Therefore, the components of the vaporized combustion gas are almost the same as air, and even when used as a cooling refrigerant for high-temperature parts, especially for various parts of the turbine, there is no problem such as oxidation or wear of those parts, and the durability of parts is excellent. In addition, it is possible to expect an improvement in thermal efficiency, and high output can be achieved with low fuel consumption. In addition, since the reaction with the fuel generates a high-temperature and high-pressure gas having a relatively low oxygen concentration within the allowable temperature range of the turbine, the oxidizer can be enriched without a problem of partial oxidation.
【００１１】また、上記構成に加えて、請求項２の構成
を採用することにより、タービンの静止部分と回転部分
との間のシール部に対するシールガスを、液体空気の気
化によって生成された燃焼用ガスの一部で賄うことが可
能で、別個にシールガス源を持つ必要がなく、装置全体
の省スペース化、軽量化を図りつつ、高温部分のシール
性をより良好にして、長寿命、高効率化を図りやすい。In addition to the above configuration, by adopting the configuration of claim 2, the seal gas for the seal portion between the stationary portion and the rotating portion of the turbine is used for combustion generated by vaporizing liquid air. It is possible to cover a part of the gas, and it is not necessary to have a separate seal gas source. It is easy to improve efficiency.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面にもとづいて
説明する。図１は、この発明の一実施例によるタービン
駆動用の高温高圧ガス発生装置の概略構成図であり、同
図において、１はガス発生器であり、内部の燃焼室１Ａ
で生成された高温高圧のタービン駆動用ガスＧはガスタ
ービン２におけるタービンノズル３を経て回転自在なタ
ービンブレード４に向け噴出されてガスタービン２を回
転駆動するように構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high-temperature and high-pressure gas generator for driving a turbine according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gas generator, and an internal combustion chamber 1A.
Turbine drive dynamic gas G high-temperature high-pressure in generated is configured to be ejected toward the rotatable turbine blades 4 through the turbine nozzle 3 in a gas turbine 2 to rotate the gas turbine 2.
【００１３】上記ガスタービン２におけるタービンノズ
ル３およびガス発生器ケーシング壁１Ｂ中には、図２に
示すように、複数の冷却流路５が貫通形成されている。
これら冷却流路５に、予め製造されてタンク６に貯蔵さ
れている液体空気を流通させることで、該液体空気を気
化させて燃焼用ガスＡを生成するようになしてある。す
なわち、上記タービンノズル３およびガス発生器ケーシ
ング壁１Ｂの冷却流路５をもって、液体空気の気化器を
兼用するように構成している。A plurality of cooling passages 5 are formed through the turbine nozzle 3 and the gas generator casing wall 1B of the gas turbine 2 as shown in FIG.
By flowing liquid air previously produced and stored in a tank 6 through these cooling channels 5, the liquid air is vaporized to generate a combustion gas A. That is, the turbine nozzle 3 and the cooling passage 5 in the gas generator casing wall 1B are configured to also serve as a liquid air vaporizer.
【００１４】上記タービンノズル３およびガス発生器ケ
ーシング壁１Ｂ中の冷却流路５の流通時に気化されて生
成された燃焼用ガスＡを上記ガス発生器１中に噴射し、
その噴霧中に燃料Ｆを供給して両者の混合気流に対し
て、スパークプラグまたはトーチイグナイタ等（図示省
略する）を介して着火することにより、燃焼用ガスＡと
燃料Ｆを燃焼反応させて上述した高温高圧のタービン駆
動用ガスＧを生成するように構成している。A combustion gas A, which is vaporized and generated during the flow of the cooling flow path 5 in the turbine nozzle 3 and the gas generator casing wall 1B, is injected into the gas generator 1.
The fuel F is supplied during the spraying, and the mixture of the two is ignited via a spark plug, a torch igniter, or the like (not shown), so that the combustion gas A and the fuel F are caused to undergo a combustion reaction. It is configured to generate a high-temperature and high-pressure turbine driving gas G as described above.
【００１５】また、上記冷却流路５の流通時において、
気化され生成された燃焼用ガスＡの一部は、図３に明示
されているように、上記タービンノズル３で固定支持す
る環状静止部分８と上記タービンブレード４に連なり、
該タービンブレード４と一体で同軸心周りに回転自在な
シール支持部分９との間に形成されるシール部１０に導
かれて、そのシール部１０のシール用ガスＳＧとして使
用されるようになされている。When the cooling flow path 5 is flowing,
A part of the combustion gas A generated by vaporization is connected to the annular stationary portion 8 fixedly supported by the turbine nozzle 3 and the turbine blade 4 as clearly shown in FIG.
It is guided to a seal portion 10 formed between the turbine blade 4 and a seal support portion 9 that is rotatable about a coaxial center, and is used as a sealing gas SG of the seal portion 10. I have.
【００１６】上記のように構成されたタービン駆動用の
高温高圧ガス発生装置においては、予め製造されてタン
ク６に貯蔵されている液体空気がタービンノズル３およ
びガス発生器ケーシング壁１Ｂ中の冷却流路５を通過流
通する際に、ガス発生器１からガスタービン２に向けて
噴出される高温高圧のタービン駆動用ガスＧとの熱交換
により気化されて燃焼用ガスＡが生成される。この気化
後の燃焼用ガスＡは酸化剤としてガス発生器１中に噴射
されるとともに、その噴霧中に燃料Ｆが供給されて両者
の燃焼反応により高温高圧のタービン駆動用ガスＧが生
成され、かつ、この高温高圧のタービン駆動用ガスＧが
ガスタービン２におけるタービンノズル３を経て回転自
在なタービンブレード４に向け噴出されることによっ
て、ガスタービン２が回転駆動される。In the high-temperature and high-pressure gas generator for driving the turbine configured as described above, the liquid air previously manufactured and stored in the tank 6 is used to cool the turbine nozzle 3 and the cooling flow in the gas generator casing wall 1B. When the gas passes through the path 5, it is vaporized by heat exchange with a high-temperature and high-pressure turbine driving gas G ejected from the gas generator 1 toward the gas turbine 2, thereby generating a combustion gas A. The combustion gas A after the vaporization is injected into the gas generator 1 as an oxidant, and the fuel F is supplied during the spraying to generate a high-temperature and high-pressure turbine driving gas G by a combustion reaction between the two. The high-temperature and high-pressure turbine driving gas G is jetted toward a rotatable turbine blade 4 via a turbine nozzle 3 of the gas turbine 2, whereby the gas turbine 2 is rotationally driven.
【００１７】同時に、上記ガスタービンノズル３および
ガス発生器ケーシング壁１Ｂの冷却流路５で生成された
燃焼用ガスＡの一部が、ガスタービン２における環状静
止部分８とシール支持部分９との間のシール部１０に導
かれて、その高温部分のシール性を確保することにな
る。At the same time, a part of the combustion gas A generated in the gas turbine nozzle 3 and the cooling passage 5 in the gas generator casing wall 1B is supplied to the annular stationary portion 8 and the seal support portion 9 of the gas turbine 2 by the combustion. It is guided to the seal portion 10 between the two to secure the sealing property of the high-temperature portion.
【００１８】上記のように、酸化剤として液体空気を使
用することにより、毒性がないばかりでなく、爆発の危
険性もないために、非常に容易、安全に取扱うことが可
能であるとともに、それの気化によってガス化された燃
焼用ガスの成分は空気とほぼ等しいため、これを高温部
分の冷却用冷媒に用いてもその高温部分の酸化・損耗等
はほとんどなく、部品の耐久性の増進も図れる。また、
液体空気をタービンノズル３およびガス発生器ケーシン
グ壁１Ｂの冷却流路５に流通させて気化させることによ
り、タービンノズル３の冷却作用と液体空気の気化作用
とを同時に達成することが可能であり、液体空気の気化
のための特別な気化器を要さず、タービンノズル３およ
びガス発生器ケーシング壁１Ｂ中の冷却流路５を気化器
に兼用させることができる。さらに、気化により生成さ
れた燃焼用ガスは比較的低酸素濃度であるから、タービ
ン２の許容温度範囲内の高温高圧のタービン駆動用ガス
Ｇを発生することが可能で、酸化剤過濃にする場合、部
分酸化の防止に有効であるとともに、熱効率の向上も図
れる。加えて、上記シール部１０のシール用ガスを液体
空気の気化により生成された燃焼用ガスで賄うため、別
個にシール用ガス源を必要とせず、装置の省スペース
化、軽量化を図りやすい。As described above, by using liquid air as an oxidizing agent, it can be handled very easily and safely because it has no danger of explosion as well as toxicity. Since the component of the combustion gas that has been gasified by the vaporization is almost equal to air, even if this is used as a refrigerant for cooling the high-temperature part, there is almost no oxidation or wear of the high-temperature part, and the durability of the parts is also increased. I can do it. Also,
By flowing and evaporating the liquid air through the turbine nozzle 3 and the cooling flow path 5 of the gas generator casing wall 1B, it is possible to simultaneously achieve the cooling operation of the turbine nozzle 3 and the evaporating operation of the liquid air. The cooling passage 5 in the turbine nozzle 3 and the gas generator casing wall 1B can be used also as a vaporizer without requiring a special vaporizer for vaporizing the liquid air. Further, since the combustion gas generated by vaporization has a relatively low oxygen concentration, it is possible to generate a high-temperature and high-pressure turbine driving gas G within an allowable temperature range of the turbine 2 and make the oxidant rich. In this case, it is effective in preventing partial oxidation, and the thermal efficiency can be improved. In addition, since the sealing gas of the sealing section 10 is covered by the combustion gas generated by the vaporization of the liquid air, a separate sealing gas source is not required, and the space and the weight of the apparatus can be easily reduced.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、燃料
との反応により高温高圧のタービン駆動用ガスを生成す
るための酸化剤として、毒性がないばかりでなく、爆発
の危険性もない液体空気を使用するので、取扱いが非常
に容易かつ安全である。しかも、液体空気が極低温液体
であることを活用して、この液体空気をタービンノズル
およびガス発生器ケーシング壁中の冷却流路に流通させ
ることにより、タービンノズルおよびガス発生器ケーシ
ング壁に対する十分な冷却作用と液体空気の気化作用と
を同時に達成することが可能である。したがって、液体
空気の気化のための特別な気化器を要さず、タービンノ
ズルおよびガス発生器ケーシング壁中の冷却流路を気化
器に兼用させて装置全体、つまり、適用機関の構造の簡
素化、小型化を図ることができ、また、気化により生成
された燃焼用ガスの成分は空気とほぼ等しいので、これ
を高温部分、特にタービンおよびガス発生器各部の冷却
用冷媒として用いても、その部分の酸化・損耗等の問題
を生じることがなく、タービン各部の耐久性向上に有効
に役立てることができるとともに、熱効率の向上によっ
て低燃費で高出力化を達成することができる。その上、
燃料との反応によりタービンおよびガス発生器の許容温
度範囲内の比較的低酸素濃度の高温高圧ガスを発生する
ため、酸化剤過濃とする場合は、部分酸化の問題を発生
することなく、熱効率の向上を図ることができるという
効果を奏する。As described above, according to the present invention, as an oxidizing agent for producing a high-temperature and high-pressure turbine driving gas by reaction with fuel, not only is there no toxicity but also there is no danger of explosion. The use of liquid air makes handling very easy and safe. In addition, by utilizing the fact that the liquid air is a cryogenic liquid, the liquid air is allowed to flow through the cooling passages in the turbine nozzle and the gas generator casing wall, so that the turbine nozzle and the gas generator casing wall can be sufficiently cooled. It is possible to simultaneously achieve the cooling action and the vaporizing action of the liquid air. Therefore, a special vaporizer for vaporizing the liquid air is not required, and the cooling passage in the turbine nozzle and the gas generator casing wall is also used as the vaporizer, thereby simplifying the entire apparatus, that is, the structure of the applicable engine. Since the component of the combustion gas generated by vaporization is substantially equal to air, even if this is used as a cooling refrigerant for a high-temperature part, particularly for a turbine and each part of a gas generator, the size of the combustion gas can be reduced. It is possible to effectively contribute to the improvement of the durability of each part of the turbine without causing problems such as oxidation and wear of the parts, and to achieve high fuel efficiency and high output by improving the thermal efficiency. Moreover,
The reaction with fuel generates a high-temperature, high-pressure gas with a relatively low oxygen concentration within the allowable temperature range of the turbine and gas generator. The effect that the improvement of can be aimed at is produced.
【００２０】特に、上記構成に加えて、請求項２の構成
を採用することにより、タービンの静止部分と回転部分
との間のシール部に対するシールガスを、液体空気の気
化によって生成された燃焼用ガスの一部で賄うことが可
能で、別個にシールガス源を持つ必要がなく、装置全体
の省スペース化、軽量化を図りつつ、高温部分のシール
性を良好にして、長寿命、高効率化を図りやすい。In particular, in addition to the above configuration, by adopting the configuration of claim 2, the seal gas for the seal portion between the stationary portion and the rotating portion of the turbine is used for combustion generated by vaporization of liquid air. It is possible to cover a part of gas, and it is not necessary to have a separate seal gas source. It is easy to plan.
【図１】この発明の一実施例によるタービン駆動用の高
温高圧ガス発生装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high-temperature and high-pressure gas generator for driving a turbine according to an embodiment of the present invention.
【図２】同上実施例の要部である燃焼用ガス発生部の構
成を示す拡大横断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a combustion gas generating unit which is a main part of the embodiment.
【図３】同上実施例の要部の拡大縦断側面図である。FIG. 3 is an enlarged vertical sectional side view of a main part of the embodiment.
１ ガス発生器 １Ａ 燃焼室 １Ｂ ガス発生器ケーシング壁 ２ ガスタービン ３ タービンノズル ４ タービンブレード ５ 冷却流路 ６ タンク ８ 環状静止部分 ９ 回転軸受部分 １０ シール部 Ｌ．Ａｉｒ 液体空気 Ａ 燃焼用ガス Ｆ 燃料 Ｇ 高温高圧タービン駆動用ガス ＳＧ シール用ガスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas generator 1A combustion chamber 1B Gas generator casing wall 2 Gas turbine 3 Turbine nozzle 4 Turbine blade 5 Cooling flow path 6 Tank 8 Annular stationary part 9 Rotating bearing part 10 Seal part L. Air Liquid Air A combustion gas F Fuel G high-temperature and high-pressure turbine driving the dynamic gas SG blanketing gas
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−237068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−176421（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−191419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−84351（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23R 3/30 F02C 3/22 F02C 7/18 F23R 3/02 F02K 9/46 F01D 11/10Continuation of the front page (56) References JP-A-62-237068 (JP, A) JP-A-58-176421 (JP, A) JP-A-4-191419 (JP, A) JP-A-52-84351 (JP) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F23R 3/30 F02C 3/22 F02C 7/18 F23R 3/02 F02K 9/46 F01D 11/10
Claims (2)
液体空気貯蔵タンクと、液体空気を気化して生成された
燃焼用ガスと燃料とが供給されるガス発生器と、ガスタ
ービンにタービン駆動用ガスを噴射するタービンノズル
とを具備し、上記ガス発生器は、内部に燃焼室を形成す
るケーシング壁と、上記タービンノズルおよびケーシン
グ壁に形成されて上記タンクから導出された液体空気を
流通させる冷却流路とを備え、上記冷却流路で気化して
生成された燃焼用ガスと燃料とを上記燃焼室に供給して
両者の燃焼反応により高温高圧のタービン駆動用ガスを
生成するとともに、上記タンクから導出された液体空気
を冷却流路に流通させて上記タービン駆動用ガスと熱交
換させて上記液体空気を気化させるように構成したこと
を特徴とするタービン駆動用の高温高圧ガス発生装置。The liquid air storage tank for storing 1. A liquid air which is previously prepared, and a gas generator in which the <br/> combustion gas and fuel produced by vaporizing a liquid material air is supplied, Gusta
Turbine nozzle that injects turbine drive gas into the turbine
Wherein the gas generator forms a combustion chamber therein.
And the casing wall that, is formed in the turbine nozzle and Ke Shin <br/> grayed wall liquid air derived from the tank
And a cooling passage for circulating, a fuel combustion gas produced by gasified in the cooling flow path to generate a turbine drive gas high temperature and high pressure by the combustion reaction of the two is supplied to the combustion chamber Liquid air derived from the above tank
Flow through the cooling channel to exchange heat with the turbine drive gas.
A high-temperature and high-pressure gas generator for driving a turbine, wherein the high-pressure gas generator is configured to vaporize the liquid air .
り生成された燃焼用ガスの一部を、タービンの静止部分
と回転部分との間のシール部に導いてシール用ガスとし
て併用するように構成したことを特徴とするタービン駆
動用の高温高圧ガス発生装置。2. A method according to claim 1, wherein a part of the combustion gas generated by the vaporization of the liquid air is guided to a seal portion between a stationary portion and a rotating portion of the turbine so as to be used as the sealing gas. configured high-temperature high-pressure gas generator for a turbine drive, characterized in that the.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353848A JP2814343B2 (en) | 1993-12-30 | 1993-12-30 | High temperature and high pressure gas generator for turbine drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353848A JP2814343B2 (en) | 1993-12-30 | 1993-12-30 | High temperature and high pressure gas generator for turbine drive |
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|---|---|
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-
1993
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