JP3445566B2 - 小型ガスタービン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用パソコン、
携帯用通信端末、ビデオカメラ、携帯用テレビなどの各
種携帯用電気電子機器を、屋内外の電源がない場所で長
時間にわたり連続使用する際に必要な電力の供給源とし
て、また燃料電池の欠点である起動からフルパワーに立
上るまでに要する時間を短縮するための補助電源を兼ね
た燃料電池予熱用熱源としての小型ガスタービンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】携帯用パソコン、携帯用通信端末、携帯
用プリンター、携帯用ラジカセ、ビデオカメラ、携帯用
テレビ等に代表される携帯用電気機器を電源のない屋内
外で使用する際の電源は、従来から充電可能なバッテリ
ーもしくは乾電池が用いられてきた。これらの電源は、
より軽量でより多くの電気エネルギーを貯蔵するための
技術開発が進められている。

【０００３】また一方で、携帯用電気機器の消費電力を
低減するための技術開発も進み、電力消費機器の性能向
上と電源の性能向上の相乗効果により、連続使用可能時
間も大幅に伸びつつあるが、このような継続的技術進歩
があってもなお、化学的エネルギーを貯蔵して電気エネ
ルギーに変換する方式であることに変わりなく、重量当
りの発電可能な能力には限界がある。従って、電源のな
い屋内外で携帯用電気機器を長時間連続して使用する場
合は、複数の予備バッテリーもしくは多数の予備乾電池
を携帯しなければならない欠点があった。

【０００４】一例として、携帯用パソコン、デジタルカ
メラ及び通信端末を用いてスポーツもしくはライブショ
ウをインターネットで実況中継する場合、各々の機器に
通常内臓されているバッテリーで連続使用が可能な時間
は１〜２時間程度であり、数時間から十数時間に及ぶ実
況中継を行うには、必要な電力を長時間賄うため、重い
蓄電池もしくは発電機を別途搬入しなければならなかっ
た。

【０００５】燃料電池に関しては、次世代の車両用動力
源及び中小規模コージェネレーション用動力源として期
待され、多くの技術開発が継続して行われているが、起
動からフルパワーに立ち上げるまでに要する時間を短縮
することが大きな技術的課題の１つとなっている。現状
では、従来技術であるガソリンエンジンもしくはディー
ゼルエンジン駆動の自動車のように、スターターキーを
廻して直ちに車を発進できるだけの起動特性に優れた燃
料電池を実現するまでには至っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インターネットの急速
な普及と、携帯用パソコン、携帯用通信端末、デジタル
カメラ及びビデオカメラ等の映像機器の普及と相俟っ
て、業務用はもとより個人用の用途についても、電源の
無い屋内外でこれらの機器を長時間にわたり使用し、か
つ必要に応じてインターネットに接続し、データの受発
信を行う頻度は今後益々増加する傾向にある。

【０００７】本発明の第１の目的は、携帯用パソコン、
携帯用通信端末、デジタルカメラ及びビデオカメラ等の
映像機器一式が、１個のアタッシュケースもしくは旅行
カバンに、書類や旅行用品と共に収納して持ち運びがで
き、かつ、外部電源による充電なしに十数時間から数十
時間の連続使用を可能とする超小型かつ軽量の携帯発電
用ガスタービンを供給することにある。

【０００８】また燃料電池に関しては、特に車両用の場
合、従来のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンと
の競合上、起動後数秒以内に発進可能な電力を発生させ
なければならないが、このような短時間に燃料電池が発
進に必要な電力を発生できる構成にすることは極めて難
しい。

【０００９】本発明の第２の目的は、車両用及び定置式
燃料電池が、起動からフルパワーに至るまでの間、不足
する電力を供給するための補助電源として機能し、かつ
排気を燃料電池に導入して、燃料電池の予熱もしくは改
質ガス発生器としても機能することのできる超小型かつ
軽量の燃料電池補助電源用ガスタービン発電装置を供給
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る超小型ガスタービンを実現するための
手段を、図１及び図２をもとに説明する。

【００１１】変形中空円盤２の内部に形成され、その中
空部に案内翼１を有する盤空間部３に連通する円筒状第
１中空軸４と、変形中空円盤２の壁面に沿って中心部か
ら外周方向に向けて設けた燃料流路５と連通する燃料供
給孔６を中心部に有する第２軸７が、変形中空円盤２の
中心部の両側にそれぞれ延出した構成とし；

【００１２】第１中空軸４及び第２軸７を軸受９及び１
０により支持して回転自在となし、第１中空軸４の端面
１１を外気開放として盤空間部３を外気と連通せしめる
とともに、第２軸中心部の燃料供給孔６に、外部から燃
料を供給するための燃料供給管１２を挿入し、燃料供給
管１２と燃料供給孔６の間はシール装置１３′により外
気と遮断しかつ回転自在な構成となし；

【００１３】変形中空円盤２の壁面に沿って設けた燃料
流路５は、変形中空円盤２の外周部に設けた燃料ノズル
１３に連通し、燃料ノズル１３から噴出した燃料を、盤
空間部３内で遠心圧縮された外気と混合せしめるための
混合器１４、燃焼部１５及び燃焼ガス噴射ノズル部１６
からなる燃焼器１７を、変形中空円盤外周部の回転対称
位置に２個以上設けるとともに、燃焼ガス噴射ノズル部
１６の出口近傍のケーシング側壁１８に点火プラグもし
くは点火用パイロットバーナ１９を設け、燃焼ガス噴射
ノズル部１６から噴出される燃焼ガスが、変形中空円盤
２の略周方向に噴出するようになしたことを特徴とす
る。

【００１４】更に、周方向にＮ極とＳ極を交互に配列し
た対を少なくとも１以上持つ円盤状永久磁石２０を担持
した鋼製円盤２１を、変形中空円盤２の回転軸と同軸で
回転するように取り付け、導電体からなる巻線コイル２
２ａを円盤状永久磁石２０に対面して、円周方向に少な
くとも１以上設け、該巻線コイル２２ａを静止部３５に
固定して該巻線コイル２２ａの両端の端子２３ａ及び２
４ａから単相交流電気を取出すようにするか；

【００１５】又は、各々の巻線コイルをＹ結線もしくは
△結線で連結した巻線コイル群２２ｂとなし、該巻線コ
イル群２２ｂを静止部に固定して該巻線コイル群２２ｂ
の両端２３ｂ及び２４ｂから３相交流電気を取出すよう
になしたことを特徴とする。なお、図１及び図２は第２
軸７側に１組の発電機を設けた一例を示す。

【００１６】変形中空円盤２の回転により、第１中空軸
４の端面１１から矢印２５の方向に吸引された外気は、
矢印２６の方向に流れつつ、案内翼１の作用により遠心
圧縮され、混合部１４に達する。

【００１７】燃料供給管１２から矢印２７の方向に供給
された燃料は、シール装置１３′により外気と遮断され
つつ、第２軸７の中心に設けた燃料供給孔６を通り、変
形中空円盤２に設けた燃料流路５内を矢印２８の方向に
流れつつ遠心圧縮され、燃料ノズル１３から噴出し、混
合部１４で遠心圧縮された外気と混合しつつ燃焼部１５
内で連続的に燃焼し、高温の燃焼ガスとなって燃焼ガス
噴射ノズル部１６から矢印２９の方向に亜音速もしくは
超音速で噴出する。

【００１８】軸受９及び１０により両端支持された変形
中空円盤２、第１中空軸４、第２軸７及び発電機ディス
ク２１から成る回転体８は、燃焼ガス噴射ノズル部１６
から矢印２９の方向に噴出する燃焼ガスの反動により矢
印３０の方向に回転する。

【００１９】回転する燃焼器１７の燃焼ガス噴射ノズル
部１６から相対的に矢印２９の方向に速度Ｖで噴出した
燃焼ガスは、噴射ノズル部１６の周速Ｕとのベクトル和
であるＣの絶対速度および方向をもってディフューザー
部３１に流出し、減速されてスクロール形状の排気室３
２を通り、燃焼ガス出口３３から矢印３４の方向に流出
する。

【００２０】円盤状永久磁石２０を担持した鋼製円盤か
ら成る発電機ディスク２１は、第１中空軸４及び第２軸
７の何れか一方又は両方に回転軸を一致させて一体的に
取り付けられ、導電体からなる巻線コイル２２ａ又は巻
線コイル群２２ｂは、円盤状永久磁石２０に対面して、
円周方向に少なくとも１以上設け、該巻線コイル２２ａ
又は巻線コイル群２２ｂを静止部３５に固定し、該巻線
コイル２２ａ又は巻線コイル群２２ｂの両端に設けた端
子２３ａ及び２４ａもしくは２３ｂ及び２４ｂから電気
を取出すことにより、回転体との機械的接触部のないブ
ラシレスにするとともに、励磁のための電圧を印加する
必要のない単相交流発電気もしくは３相交流発電気とす
ることができる。

【００２１】該巻線コイル２２ａ又は巻線コイル群２２
ｂの両端に設けた端子２３ａ及び２４ａもしくは２３ｂ
及び２４ｂから取出される高周波の単相もしくは３相交
流電流は、図示しない交流/直流変換器を介して、直流
電気に変換して取出しても良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図１
及び図２に基づき詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態に係る超小型ガスタービン発電装置の基本構造を
示す模式的正面断面図、図２は図１に示す断面Ａ−Ａに
よる平面断面図である。

【００２３】変形中空円盤２の内部に、半径方向に向っ
て案内翼１を持ち、変形中空円盤２の中心部から延出し
た第１中空軸４の端面１１が外気に開放され、変形中空
円盤２内部の盤空間部３が第１中空軸４の中空部分と連
通した構造は、所謂遠心圧縮機であって、変形中空円盤
２の中心部の両側に延出した第１中空軸４及び第２軸７
をそれぞれ軸受９及び１０により支持して回転自在とな
し、変形中空円盤２に回転力を印加することによって、
端面１１から吸引された外気は、盤空間部３内で、案内
翼１の作用により加速され、遠心圧縮される。

【００２４】一方、第２軸７には、変形中空円盤２の壁
面に沿って中心部から外周方向に向けて設けた燃料流路
５と連通した燃料供給孔６を軸中心部に設け、外部から
気体燃料を供給するための燃料供給管１２を燃料供給孔
６に挿入し、燃料供給管１２と燃料供給孔６の間はシー
ル装置１３′により外気と遮断しかつ回転自在な構成と
することにより、燃料ガスは外気に漏洩することなく、
また、外気を吸引することなく変形中空円盤２の壁面に
沿って中心部から外周方向に向けて設けた燃料流路５を
経由して、変形中空円盤２の最外周部にある燃料ノズル
１３に送気される。

【００２５】燃料は変形中空円盤２の壁面に設けた燃料
流路５を通過する際に、回転力により遠心圧縮されるた
め、燃料の吸引ブロアもしくはポンプとしての機能も果
たすこととなるので、高圧で燃料を圧送する必要がな
い。

【００２６】燃料流路５を経由し、変形中空円盤２の最
外周部にある燃料ノズル１３から噴出した気体状もしく
は霧状の燃料は、盤空間部３内で遠心圧縮された外気
と、混合部１４で混合し、燃焼部１５で燃焼し、高温の
燃焼ガスとなって燃焼ガス噴射ノズル部１６から亜音速
もしくは超音速で変形中空円盤２の略周方向に噴出す
る。変形中空円盤２、第１中空軸４、第２軸から成る回
転体８は、燃焼ガス噴射ノズル部１６から噴出する高速
の燃焼ガスの反動により、矢印３０の方向に回転力を与
える。

【００２７】燃料ガスの混合部１４、燃焼部１５及び燃
焼ガス噴射ノズル部１６から成る燃焼器１７の個数は、
回転対象位置に少なくとも２個以上、好ましくは、振動
に対する安定性と単機出力増加の両方の利点を得られる
３以上とするのが良い。

【００２８】また、噴射ノズル部１６近傍のケーシング
側壁部１８にはガスタービンを起動するための点火プラ
グもしくは点火用パイロットバーナー１９を設ける。

【００２９】変形中空円盤２、第１中空軸４及び第２軸
７からなる回転体８を支持する軸受９及び１０は、転が
り軸受、滑り軸受、磁気軸受、気体軸受の何れも適用可
能であるが、軸受周速が高速であるため、気体軸受とり
わけ動圧型気体軸受とするのが望ましい。なお、回転体
８の軸方向変位を拘束するためのスラスト軸受３６及び
３７も動圧型気体軸受とするのが望ましい。

【００３０】本発明によるガスタービンに用いる燃料
は、常温で気体である必要はなく、燃料ノズル１３から
気体状もしくは霧状に噴霧しうる燃料であって、酸化性
ガスと混合し点火して発熱反応を起す全ての気体状もし
くは液体状物質が燃料となり得る。燃料として適用可能
な物質の例として、気体状及び液体状炭化水素、アルコ
ール、エーテルのほか、液体及び気体水素、ヒドラジン
などがある。また、酸化性ガスとして、空気のほか、純
酸素もしくは酸素混合ガス、過酸化水素混合ガスなどが
ある。

【００３１】燃焼器は、通常のバーナー燃焼に加え、希
薄燃料に対しても失火せず安定な燃焼を維持できる触媒
燃焼器とすることがより好ましい。触媒燃焼器の材料と
して白金、銅、バナジウム、タングステン、モリブデ
ン、マンガン等の金属もしくはそれらの酸化物を基質に
コーティングしたハニカム状、格子状又は燒結品とする
のが良い。

【００３２】なお、ディフューザー部３１に連なる排気
室３２は、燃焼ガス出口３３に向って断面積が周方向に
徐々に増大するスクロール形状の１例を示しているが、
必ずしもスクロール形状にする必要はなく、ディフュー
ザー部３１に連なる排気室３２の容積を十分に確保した
上で、周方向の全周もしくはその一部から排気するよう
にしても良い。

【００３３】本発明による超小型ガスタービンは、更
に、周方向にＮ極とＳ極を交互に配列した対を少なくと
も１以上持つ円盤状永久磁石２０を担持した発電機ディ
スク２１を、第１中空軸４及び第２軸７の何れか一方又
は両方に回転軸を一致させて一体的に取り付け、導電体
からなる巻線コイル２２を円盤状永久磁石２０に対面し
て、円周方向に少なくとも１個以上設け、該巻線コイル
２２を静止部３５に固定してガスタービンと発電機が一
体的に結合した構成とすることにより、軽量、コンパク
トかつ安価な超小型ガスタービン発電装置としたことを
特徴とする。なお、図１に示す巻線コイル２２ａは単相
交流電気を取出すための巻線コイル群を示し、巻線コイ
ル２２ｂはＹ結線もしくは△結線にて連結された巻線コ
イル群を示す。

【００３４】発電機が一体的に結合した本発明による超
小型ガスタービンは、更に、巻線コイル群２２ａから得
られる単相交流電気、または、巻線コイル群２２ｂから
得られる３相交流電気を１２〜２４ボルトの直流電流に
変換するための交流/直流変換器と、電力負荷の多少に
係らず出力電圧を一定に制御するための燃料流量制御装
置とを備えることにより、発電装置として必要な全ての
機能を持たせることができる。

【００３５】なお、交流/直流変換器及び燃料流量制御
装置のいずれも、本発明による超小型ガスタービン発電
機を収納する同一容器内に収納することにより、利便性
を更に高めることができる。

【００３６】

【実施例】図３及び図４は、基本原理を示す図１及び図
２の構造を更に発展させたもので、実際の構成により近
い構造となっている。図３は本発明の実施例に係る超小
型ガスタービンもしくは超小型ガスタービン発電機の正
面断面図、図４は図３に示す断面Ａ−Ａによる平面断面
図である。また、図１及び図２に示す構造と図３及び図
４に示す構造とは以下に示す５点が異なるが、図１及び
図２に示す基本原理を逸脱するものではない。 （１）振動に対する安定性と、単機出力の向上を目的と
して、燃焼器を円周上の回転対称位置に３個配置する構
成としたこと。 （２）燃焼器の高温による強度低下を防ぐため、燃焼器
を２重円筒構造にするとともに燃焼器壁面を冷却可能な
構造としたこと。 （３）燃料ノズルのヘッダー部を燃焼器の筒部の上流側
で、かつ、変形中空円盤の側壁と平行になる位置に移設
して燃焼器の短縮化を図ったこと。 （４）燃焼部に酸化触媒を配置して触媒燃焼せしめ、燃
料ガスが希薄な混合気に対しても失火せず、安定した燃
焼が得られる構成としたこと。 （５）第２軸を中空軸とし、中空軸の内面を軸受で支持
する構成として、軸方向の寸法を短縮し、よりコンパク
ト化を図ったこと。 以下に基本原理を示す図１及び図２と異なる構成の部分
について特に重点的に説明する。なお、図１及び図２と
同一の機能を有する部分には、図１及び図２と同一の記
号を付してある。

【００３７】略三角形の断面を持ち、その頂点近傍に３
組の燃焼器１７を配置した変形中空円盤２の内部に、三
角形の頂点方向に向け半径方向の案内翼１を設けて変形
中空円盤２を回転せしめることにより、盤空間部３が連
通した第１中空軸の端面１１から吸引された外気は、遠
心圧縮されつつ変形中空円盤２の最外周部に位置する混
合部１４に到達する。

【００３８】一方、燃料供給管１２に供給された燃料
は、シール装置１３′で外気と遮断されつつ第２軸７の
中心部に設けた燃料供給孔６を経由し、変形中空円盤２
の壁面に沿って中心部から半径方向に向けて設けた燃料
流路５を通り、燃焼器１７の近傍に位置する燃料ノズル
１３から噴出する。

【００３９】燃料ノズル１３から噴出した燃料は、第１
中空軸の端面１１から吸引され盤空間部３内で遠心圧縮
された外気と混合部１４で混合し、混合気体となって触
媒燃焼部３８に流入する。

【００４０】触媒燃焼部は、耐熱金属もしくはセラミッ
クスからなる格子状又はハニカム状基質に、白金、金、
バナジウム、銅、マンガン、パラジウムから選ばれた単
一成分もしくは複合成分からなる金属もしくはそれらの
酸化物を被覆したもので、燃料濃度が極端に低い場合で
あっても失火せずに安定した燃焼が得られる利点があ
る。また、特に高負荷運転に際して、吹き消え現象を起
すことなく安定した燃焼を得ることもできる。

【００４１】なお、触媒燃焼を採用することにより、火
炎を保持するための燃焼部１５の長さを短縮し、燃焼器
１７を小型化することができるので、回転によって変形
中空円盤２に生ずる遠心応力を軽減できる利点もある。

【００４２】本実施例では、燃焼器１７を変形中空円盤
２の円筒殻３９の内部に配置した２重殻構造とし、殻と
殻の間に冷却空気を導入するための開口部４０を設ける
と共に、燃焼器１７の内面をフィルム冷却するための冷
却孔４１を設けたので、燃焼器１７が高温に曝される部
分の温度を低減し、十分な強度が確保できる構成として
いる。

【００４３】また、本実施例では、燃焼器１７を回転対
称位置に３個配置する構成としているが、図１及び図２
に示す１８０°対称位置に２個の燃焼器を配置する構成
に比べ、略５０％の出力増加が得られる利点に加えて、
振動に対する安定性が増す利点も期待できる。

【００４４】更に、本実施例では第２軸を中空軸とし
て、中空軸の内面を軸受１０で支持する構成としたの
で、図１及び図２に示すように、第２軸の外面を軸受１
０で支持する場合に比べ、更に軸方向寸法を短縮するこ
とができ、装置の小型軽量化を実現する上で大きな効果
が期待できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変形中空円盤の最外周部に燃焼器を配置し、高温の燃焼
ガスが変形中空円盤の最外周部から略周方向に高速で噴
出せしめ、噴出した燃焼ガスの反動で変形中空円盤を駆
動するようにしたので、従来のガスタービンのように、
圧縮機を用いて空気を圧力エネルギーに変換して外部に
取出し、燃料を加えて高温・高圧の燃焼ガスとした後、
ガスタービンに導入して圧力エネルギーを速度エネルギ
ーに変換して動力を取出していた方式に比べ、中間の工
程が省略され、１個の回転体内部で、圧縮・燃焼及び噴
射ガスの反動による回転体の駆動が実現され、小型かつ
軽量で安価なガスタービンを得ることができる。加え
て、本発明によるガスタービンに、変形円盤状の超薄型
交流発電機を一体的に組付ける構成としたので、装置全
体が小型かつ軽量で安価な点に加え、ごく薄型の円盤形
ガスタービン発電装置を構成することが可能となった。

【００４６】本発明による超小型ガスタービン発電装置
の最も小型のものは、ビデオカセットテープと略同一寸
法である縦１５０ｍｍ、横１９０ｍｍ、高さ２５ｍｍの
容積の中に、ガスタービン本体、発電機、カセット燃料
ボンベ、直流変換器及び燃焼制御装置を収納することが
でき、カセット燃料ボンベ１本で約４０Ｗの電力を約３
０時間にわたり連続発電が可能である。

【００４７】このように、小型かつ軽量で長時間の連続
発電が可能となったので、スポーツ、各種イベント等の
実況映像中継のための業務用電源としての用途のほか、
ビジネス、レジャー、屋外での学術調査、軍事用途、非
常用電源など、個人及び業務レベルで、多方面にわたり
その効果が期待できる。

【００４８】更に、本発明による超小型ガスタービン発
電装置は、燃料電池とりわけ車両用燃料電池の起動特性
の向上に大きな効果が期待できる。燃料電池は化学的エ
ネルギーを電気エネルギーに変換するものであるため、
従来の車両用原動機であるガソリンエンジンまたはディ
ーゼルエンジンのように、スターターキーを廻して直ち
に発進できる状態に立ち上げることは極めて難しい。従
って、本発明によるガスタービン発電機と燃料電池との
ハイブリッド構成とすることにより、燃料電池がウオー
ミングアップするまでの間、本発明によるガスタービン
発電機が燃料電池の補助電源として機能させることで、
燃料電池の持つ最大の欠点を補うことができる。また、
ガスタービンの排気を燃料電池に供給することにより、
燃料電池のウオーミングアップ時間を短縮する副次的な
効果も期待できる。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成の一例を示す組立断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る組立断面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１ 案内翼 ２ 変形中空円盤 ３ 盤空間部 ４ 第１中空軸 ５ 燃料流路 ６ 燃料供給孔 ７ 第２軸 ８ 回転体 ９ 第１中空軸用軸受 １０ 第２軸用軸受 １１ 中空軸４の端面 １２ 燃料供給管 １３ 燃料ノズル １３′ シール装置 １４ 混合部 １５ 燃焼部 １６ 燃焼ガス噴射ノズル １７ 燃焼器 １８ ケーシング側壁 １９ 点火プラグ又は点火用パイロットバーナ ２０ 円盤状永久磁石 ２１ 発電機ディスク ２２ａ 巻線コイル（単相用） ２２ｂ 巻線コイル群（３相用） ２３ａ 巻線コイル端子１（単相用） ２３ｂ 巻線コイル端子１（３相用） ２４ａ 巻線コイル端子２（単相用） ２４ｂ 巻線コイル端子２（３相用） ２５ 外気吸入方向 ２６ 吸入外気流れ方向 ２７ 燃料ガス供給方向 ２８ 燃料流れ方向 ２９ 燃焼ガス噴出方向 ３０ 回転方向 ３１ ディフューザー部 ３２ 排気室 ３３ 燃焼ガス出口 ３４ 燃焼ガス流出方向 ３５ 静止部 ３６ スラスト軸受（吸入側） ３７ スラスト軸受（発電機側） ３８ 触媒燃焼部 ３９ 円筒殻 ４０ 開口部 ４１ 冷却孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−299439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−35611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228629（ＪＰ，Ａ) 特許143330（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5932940（ＵＳ，Ａ) 米国特許5282356（ＵＳ，Ａ) 米国特許5408824（ＵＳ，Ａ) 英国特許出願公開1173566（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02C 3/14 - 3/16 F02C 7/00 F23R 3/40 - 3/56

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部が閉じた中空の盤空間部を有しケー
   シングに回転自在に取り付けられた変形中空円盤と、変
   形中空円盤の中心部から外周方向に向けて設けられ、変
   形中空円盤の外周部近傍に設けた燃料ノズルに連通する
   燃料流路と、燃料ノズルから噴出した燃料を遠心圧縮さ
   れた外気と混合するための混合部、燃焼部及び燃焼ガス
   噴射ノズル部からなる燃焼器とを具備し、前記燃焼器は
   変形中空円盤の外周部の回転対称位置に２個以上設けら
   れており、変形中空円盤は外周部の外径が周方向に変化
   しており、かつ燃焼器に向かって延在する盤空間部内に
   半径方向に向かって案内翼を有し、変形中空円盤の盤空
   間部に取り入れた外気を遠心圧縮して燃焼器に供給し、
   該燃焼器において燃料流路から送られてくる燃料と混合
   し点火して燃焼させることにより、燃焼ガス噴射ノズル
   部から噴出される燃焼ガスを変形中空円盤の略周方向に
   噴出させ、燃焼ガスの反動で変形中空円盤が駆動するよ
   うになしたことを特徴とする小型ガスタービン。
2. 【請求項２】変形中空円盤の中空の盤空間部に連通する
   円筒状第１中空軸と、該変形中空円盤の壁面に沿って中
   心部から外周方向に向けて設けた燃料流路に連通する燃
   料供給孔を中心部に有する第２軸が、変形中空円盤中心
   部の両側にそれぞれ延出した構成とし、第１中空軸及び
   第２軸を軸受により支持して回転自在となし、変形中空
   円盤の盤空間部には半径方向に向かって案内翼が設けら
   れており、第１中空軸の端部を外気開放として盤空間部
   を外気と連通せしめるとともに、第２軸中心部の燃料供
   給孔に外部から燃料を供給するための燃料供給管を挿入
   し、該燃料供給孔と該燃料供給管の間はシール装置によ
   り外気と遮断しかつ回転自在な構成となし、該変形中空
   円盤の壁面に沿って設けた燃料流路は変形中空円盤外周
   部に設けた燃料ノズルに連通しており、該燃料ノズルか
   ら噴出した燃料を盤空間部内で遠心圧縮された外気と混
   合せしめるための混合部、燃焼部及び燃焼ガス噴射ノズ
   ル部からなる燃焼器を、該変形中空円盤外周部の回転対
   称位置に２以上設けるとともに、該燃焼ガス噴射ノズル
   部出口近傍のケーシング側壁に点火プラグもしくは点火
   用パイロットバーナを設け、該燃焼ガス噴射ノズル部か
   ら噴出される燃焼ガスが変形中空円盤の略周方向に噴出
   するようになした請求項１に記載の小型ガスタービン。
3. 【請求項３】変形中空円盤の外周部に２又は３個の燃焼
   器を設ける請求項１又は２に記載の小型ガスタービン。
4. 【請求項４】周方向にＮ極とＳ極を１対以上配列した永
   久磁石を変形中空円盤と同軸に取り付けするとともに、
   導電体からなる巻線コイルを該永久磁石に対面して静止
   部に１個以上設け、該巻線コイルの両端から単相交流電
   気を取出すか、又は、巻線コイルをＹ結線もしくは△結
   線した巻線コイル群となし、該巻線コイル群の両端から
   ３相交流電気を取出すようになした発電機を具備する請
   求項１、２又は３に記載の小型ガスタービン。
5. 【請求項５】巻線コイル群の両端から得られる単相もし
   くは３相交流電気を、直流電流に変換するための交流/
   直流変換器を具備する請求項４に記載の小型ガスタービ
   ン。
6. 【請求項６】巻線コイル群の両端から得られる単相もし
   くは３相交流電気の電圧及び周波数を検知して、電圧及
   び周波数を一定の値に保持するための燃料流量制御装置
   を備えるか、もしくは、交流/直流変換器出口端子から
   得られる出力電圧を検知して、該出力電圧を一定の値に
   保持するための燃料流量制御装置の何れかを備えたこと
   を特徴とする請求項４又は５に記載の小型ガスタービ
   ン。