JP4324716B2 - Gas turbine equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば災害などの緊急時や、電力供給が安定しないへき地で、高温熱源や低温熱源を提供するガスタービン装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
災害時や停電時の緊急発電装置や、電力供給が安定しないへき地での電力確保を目的として、ガスタービン装置(発電装置)が開発され提供されている。このガスタービン発電装置は、図3に示すようにコンプレッサと膨張タービンとを直結しガスを圧縮、膨張させる回転機構を主体とするものである。
【0003】
すなわち、図3においてCMは遠心翼車やスクロール等から構成されているコンプレッサで、フィルタFTを介して導入された空気を圧縮し、高温、高圧の空気を出力する。R1はこのコンプレッサCMからの空気を膨張タービンTRに導く流路で再生器TCを貫通し、かつ燃焼室FRを介して膨張タービンTRに接続されている。膨張タービンTRも翼車やスクロール等より構成されているもので、高温、高圧の空気を膨張させ回転力を得る。STはコンプレッサCMと膨張タービンTRを直結する回転軸で、膨張タービンTRからの回転力によりコンプレッサCMを回転させる。SBはこの回転軸STを支持する回転軸受である。
【0004】
燃焼室FRでは燃焼ガスGの供給により燃焼し、高温、高圧の空気を更に加熱する。膨張タービンTRからの排気は流路R2を介して再生器TCにて熱交換された後に排熱回収装置HTに導かれ最終的には排出される。GEは発電機で、膨張タービンTRの回転力を電気エネルギに変換し取り出すようになっている。したがって、コンプレッサCMで圧縮された空気は燃焼室FRに導かれ、ここで高温にされた後、膨張タービンTRで膨張される。
【0005】
このときの発生動力のうち、コンプレッサCMの圧縮で使用される動力との差が、回転軸力として取り出され、この軸(減速機を介して接続される場合も含む)に取り付けられた発電機GEを回すことによって、電機エネルギとして取り出されるようになっている。発電された電気は、インバータ回路IVを介し商用周波数の交流として供給されることになる。これらは比較的小形に構成され小形ガスタービン装置として利用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような小形なガスタービン装置は、発電装置としての有用性が追求されている。これは各種施設に並設され、緊急時の非常用電源装置として利用されるためである。ところが、災害時や停電時に電力が必要となるものは、情報を管理するコンピュータ関係、照明、食料などを保冷したり生活環境を整える空調が主体となる。このうち、情報関連機器は、消費電力の大きなCRTをカットする等で省電力モードでの運用が可能であり、照明は夜間や地下は非常灯に、外光が利用できる所はカットすることで、バッテリ駆動で十分に賄うことができる。
【0007】
これに対して保冷や空調などのエネルギを扱う機器の作動には大きな電力が必要であり、発電機の電力の消費はこのような機器に集中する。しかしながら、これらの機器では高温や低温を生成することが主たる目的となることから、ガスタービン装置で得られたエネルギはこれを一度電気エネルギに変換し、保冷や空調装置を作動させるとその間の変換効率の分だけロスを発生するという問題がある。本発明はこのような問題を解決するガスタービン装置を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供するガスタービン装置は、上記課題を解決するために、ガスタービンで得られたエネルギを回転力や電気エネルギに変換することなく、直接高低温のガス生成とするものである。
【0009】
すなわち、空気を圧縮する第1コンプレッサと、前記第1コンプレッサと直結されて空気を膨張させる第1膨張タービンとから構成される第1回転機構と、前記第1コンプレッサで圧縮され出力された空気が第1流路及び第2流路に分割され、前記第2流路の空気を受け入れてこれを圧縮する第2コンプレッサと、この第2コンプレッサと直結され第2コンプレッサにて圧縮された空気を膨張する第2膨張タービンとからなる第2回転機構と、前記第1流路の空気を受け入れるとともに、前記第1、第2のコンプレッサとは別個に設けられた容積型コンプレッサからの圧縮空気を得て内部で燃焼しその熱エネルギを前記第1膨張タービンに導く燃焼機構と、前記第2流路と前記第2コンプレッサから前記第2膨張タービンまでの流路および前記第1膨張タービンの排気流路の各流路にそれぞれ介設された熱交換器とを備えたものである。
【0010】
したがって、燃焼機構によって回転機構の回転立ち上げが行われるとともに各熱交換器を高温熱源として冷水を加熱して熱水として、前記第2膨張タービンの排気を冷却空気として利用できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるガスタービン装置を図1、図2に示す実施例にしたがって説明する。
まず、図1に示す実施例を説明する。図において、空気取り入れ口1から流入した空気は、エアフィルタ2を通り、第1コンプレッサ3に導かれる。第1コンプレッサ3は遠心翼車3A、デフューザ3B、スクロール3Cから構成され、ほぼ断熱的に圧縮するので圧縮された空気は温度と圧力が上昇する。そして、この空気は抽気部4に導かれる。この抽気部4は出力路の分岐路で、第1コンプレッサ3で圧縮された空気が分割されるが、その分割された空気の一方は後述する第2コンプレッサに導かれ、その他方は燃焼室に導かれる。
【0012】
すなわち、この他方の空気は分割された後再生熱交換器5に入り、この再生熱交換器5によって燃焼ガスと熱交換された後燃焼室6に入る。なお、この燃焼室6の入り口には逆止弁6Aが設けられており、逆流を防止する構造となっている。また、燃焼室6には回転立上げ用の空気を注入するための流路も接続されており、ここにも逆止弁6Bが取付けられている。燃焼室6は外壁6Cの内側に内壁6Dが設けられていて、送られてきた空気は内壁6Dの外側に流れ込む。一方、内壁6Dの内側にはバーナ6Eがあり、燃料ガスがバーナ6Eのノズルから噴出するようになっている。また、内壁6Dには多数の小穴が開いており、空気は燃料ガスと徐々に混合するようになっている。さらに、バーナ6Eには点火用スパーク電極6Fが付設されていて、点火できるよう構成されている。
【0013】
燃焼室6で発生した燃焼ガスは、前記再生熱交換器5に送られ、第1コンプレッサ3から送られてくる空気を暖めた後に第1膨張タービン7に導かれる。第1膨張タービン7は翼車7A、ノズル7B、スクロール7Cとで構成される。スクロール7Cに入った燃焼ガスはノズル7Bから翼車7Aに吹き付けられてこの翼車7Aを回転させる。すると、燃焼ガスはほぼ断熱的に膨張して出口に向い、廃熱回収用熱交換器8を通って消音機能を持つ排気ダクト9から排出される。
【0014】
なお、第1コンプレッサ3と第1膨張タービン7の間はコモンシャフト10で直結されている。このコモンシャフト10は従来のガスタービンと異なり、発電機やギヤ等が取付けられていないため、空気力のみの外力となり偏心要素が少なく、フォイル状の動圧ガス軸受11A、11Bによる保持が可能である。このため、無給油でメンテナンスフリーの長寿命の回転体が実現できる。この第1コンプレッサ3と第1膨張タービン7およびこれらを直結するコモンシャフト10そしてその軸受等にて第1回転機構が構成される。
【0015】
さて、第1コンプレッサ3の後に設けられた抽気部4にて空気は分割されるが、その分割された空気の一方は第2コンプレッサ側に送られる。すなわち、抽気された空気は流量制御弁4Aを通り、第2流路の第1熱交換器12に導かれる。そして、ここで冷却された後、第2コンプレッサ13に導かれて圧縮される。第2コンプレッサ13は第1コンプレッサ3と同じく、遠心翼車13A、デフューザ13B、スクロール13Cから構成され、空気はほぼ断熱的に圧縮され温度と圧力が上昇する。
【0016】
この空気は第2熱交換器14でさらに冷却された後、一部凝結した水分を遠心型水滴分離器15で取り除いた上、第2膨張タービン16でほぼ断熱的に膨張される。この第2膨張タービン16も第1膨張タービン7と同じく翼車16A、ノズル16B、スクロール16Cとで構成されるとともに、動圧ガス軸受17A、17Bで保持されたコモンシャフト18によって第2コンプレッサ13と直結されている。この第2コンプレッサ13と第2膨張タービン16そしてこの両者を直結するコモンシャフト18等によって第2回転機構が構成される。
【0017】
ところで、第1コンプレッサ3と第1膨張タービン7が回転を開始しなければ、この装置は機能しない。そこで、本発明においてはこの回転立ち上げのための機構が設けられている。すなわち、小型のレシプロ式コンプレッサ20とこの圧縮空気を溜める空気溜タンク21が装備されている。回転立上げ時に空気溜タンク21の出口バルブ21Aを開くと、ここの空気は燃焼室6の逆止弁6Bの部分に導かれることによって、最初に燃焼室6の内圧が高まり、これが第1膨張タービン7を回転させる。
【0018】
その結果、第1コンプレッサ3に圧縮機能が働き、昇圧された空気が燃焼室6に供給されるようになり、空気溜タンク21より圧力が高くなった時点で、逆止弁6Aが開き、6Bが閉じるため、第1コンプレッサ3からの空気に切換えられる。この切換えられる前に、燃焼室3のバーナ6Eに点火しておくことによって、定常的な運転モードに立ち上げられる。第1の流路が安定すれば、第2の流路に空気を流すことで、第2の流路も安定した動作状態になる。このように本発明においては前記燃焼室6、バーナ6E、点火用スパーク電極6Fとともにさらに上記したレシプロ式のコンプレッサ20等によって燃焼機構が構成されていて、これらを装備している点にも特徴を有する。
【0019】
この発明によると、第2膨張タービン16では膨張前にすでに常温近くまで冷却された空気からほぼ断熱的に膨張をさせるため、膨張後の空気は低温でかつ高湿度の空気を得ることができる。また、廃熱回収用熱交換器8、第2流路の第1熱交換器12・第2の熱交換器14を熱源としてそれぞれから高温熱を得ることができる。そこで、冷水の供給管19を通し、これと熱交換させることにより、熱水を得ることができる。この熱水は給湯・暖房に利用できる。
【0020】
図2に示される実施例は、供給すべき冷気が0℃を大幅に下回るような温度ではなく、一方冷気の流量を必要とする場合の機器の構成を示している。この実施例では、第1コンプレッサ3からの空気は更に圧縮されるのではなく、第2膨張タービン16に導かれる。また、この第2膨張タービン16の動力は第2コンプレッサ13に伝えられるが、ここで圧縮された空気は、第2の流路の空気流量を増大させる。
【0021】
本発明が提供するガスタービン装置の特徴は以上説明したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形実施例を挙げることができる。すなわち、第1、第2の回転機構や燃焼機構についての具体的な構成は図示例に限定されるものではない。たとえば、回転機構におけるコモンシャフト10、18を支承する軸受について図示例ではフォイル式の動圧軸受としたが他の空気軸受を採用することも可能である。また燃焼機構については、燃焼室の形状、逆止弁や吸気口の配置の仕方、内壁の設置等について変形例が考えられ、これら図示例に限定されない。また、本発明による高温、低温流体の供給については温水・冷水・高温空気・低温空気のいずれかまたはその組み合わせでもよく、多様な形で出力できる。
【0022】
また、燃焼機構における燃焼室の入り口側には逆止弁が設けられているが、シーケンシャルに動作することが可能なバルブで構成することも可能である。さらに、小形のコンプレッサ20の再立上げのためには、バッテリを備えてもよい。また、全体の制御をプログラマブルコントローラ等によって行う構成とすることもできる。さらに、図1の方式と図2の方式のいずれも実現できる流路を設け、バルブの切替えによって両方式を実現できる構成とすることも可能である。さらに、第1コンプレッサと第1膨張タービン、第2コンプレッサ、第2膨張タービンを同一軸上になるよう結合し、機器を小型化することも可能である。この発明はこれら全ての変形実施例を包含する。
【0023】
【発明の効果】
本発明が提供するガスタービン装置は以上詳述したとおりコンプレッサと膨張タービンを主体とする回転機構を簡略に構成するとともに、この回転機構の立上げを保障する燃焼機構を設けたこと、回転機構を第1、第2と並設し両機構間における流路系に熱交換器を有機的に介設したことを特徴としており、この熱交換器を直接的に利用することによって高温・低温の熱源を容易かつ効率よく得ることができる。したがって、熱効率もよく小形なガスタービン装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガスタービン装置の構成を示す図である。
【図2】本発明によるガスタービン装置の別の方式による構成を示す図である。
【図3】従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
1……空気取り入れ口
2……エアフィルタ
3……第1コンプレッサ
4……抽気部
5……再生熱交換器
6……燃焼室
7……第1膨張タービン
8……廃熱回収用熱交換器
9……排気ダクト
10……コモンシャフト
11……動圧ガス軸受
12……第1熱交換器
13……第2コンプレッサ
14……第2熱交換器
15……遠心型水滴分離器
16……第2膨張タービン
17……動圧ガス軸受
18……コモンシャフト
19……供給管
20……レシプロ式コンプレッサ
21……空気溜タンク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine device that provides a high-temperature heat source and a low-temperature heat source in an emergency such as a disaster or in a remote area where power supply is not stable.
[0002]
[Prior art]
A gas turbine device (power generation device) has been developed and provided for the purpose of securing power in an emergency power generation device at the time of a disaster or power failure, or in a remote area where power supply is not stable. As shown in FIG. 3, the gas turbine power generator mainly includes a rotating mechanism that directly connects a compressor and an expansion turbine to compress and expand gas.
[0003]
That is, in FIG. 3, CM is a compressor composed of a centrifugal impeller, a scroll, etc., compresses the air introduced through the filter FT and outputs high-temperature and high-pressure air. R1 is a flow path that guides air from the compressor CM to the expansion turbine TR, passes through the regenerator TC, and is connected to the expansion turbine TR through the combustion chamber FR. The expansion turbine TR is also constituted by an impeller, a scroll, and the like, and obtains rotational force by expanding high-temperature and high-pressure air. ST is a rotating shaft that directly connects the compressor CM and the expansion turbine TR, and rotates the compressor CM by the rotational force from the expansion turbine TR. SB is a rotary bearing that supports the rotary shaft ST.
[0004]
In the combustion chamber FR, combustion is performed by supplying the combustion gas G, and high-temperature and high-pressure air is further heated. Exhaust gas from the expansion turbine TR is heat-exchanged in the regenerator TC via the flow path R2, and then guided to the exhaust heat recovery device HT and finally discharged. The GE is a generator that converts the rotational force of the expansion turbine TR into electric energy and takes it out. Accordingly, the air compressed by the compressor CM is guided to the combustion chamber FR, where it is heated to a high temperature and then expanded by the expansion turbine TR.
[0005]
Of the generated power at this time, the difference from the power used in the compression of the compressor CM is taken out as a rotational axial force, and the generator is attached to this shaft (including a case where it is connected via a speed reducer). By turning the GE, the electric energy is extracted. The generated electricity is supplied as commercial frequency alternating current through the inverter circuit IV. These are relatively small and used as a small gas turbine device.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Such a small gas turbine device has been pursued for utility as a power generation device. This is because it is installed in parallel in various facilities and used as an emergency power supply device in an emergency. However, the things that require power during a disaster or power outage are mainly related to computers that manage information, lighting, food, etc., and air conditioning that maintains the living environment. Among them, information-related equipment can be operated in a power-saving mode by cutting a CRT that consumes a large amount of power. Lighting can be used for emergency lights at night and underground, and by cutting off places where external light can be used. Can be fully covered by battery drive.
[0007]
On the other hand, a large amount of electric power is required for the operation of devices that handle energy such as cold storage and air conditioning, and the power consumption of the generator is concentrated on such devices. However, since the main purpose of these devices is to generate high and low temperatures, the energy obtained by the gas turbine device is converted into electrical energy once, and when the cold storage or air conditioning device is operated, the conversion between them is performed. There is a problem that a loss is generated by the efficiency. The present invention is intended to provide a gas turbine apparatus that solves such problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the gas turbine apparatus provided by the present invention directly generates gas at high and low temperatures without converting energy obtained by the gas turbine into rotational force or electric energy.
[0009]
That is, a first rotation mechanism that includes a first compressor that compresses air, a first expansion turbine that is directly connected to the first compressor and expands air, and air that is compressed and output by the first compressor. A second compressor that is divided into a first flow path and a second flow path, receives air in the second flow path and compresses it, and expands the air that is directly connected to the second compressor and compressed by the second compressor And receiving compressed air from a positive displacement compressor provided separately from the first and second compressors, and receiving the air in the first flow path. a combustion mechanism for guiding combusted within the heat energy to the first expansion turbine, the flow path and before from the second compressor and the second flow path to the second expansion turbine Each flow path of the exhaust flow path of the first expansion turbine is that a interposed thermal exchanger, respectively.
[0010]
Therefore, the rotation mechanism is started up by the combustion mechanism, and each heat exchanger can be used as a high-temperature heat source to heat the cold water as hot water, and the exhaust gas from the second expansion turbine can be used as cooling air.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a gas turbine apparatus according to the present invention will be described with reference to the embodiments shown in FIGS.
First, the embodiment shown in FIG. 1 will be described. In the figure, the air flowing in from the air intake 1 passes through the air filter 2 and is guided to the first compressor 3. The first compressor 3 includes a centrifugal impeller 3A, a diffuser 3B, and a scroll 3C, and compresses substantially adiabatically, so that the temperature and pressure of the compressed air rise. Then, this air is guided to the extraction unit 4. The extraction unit 4 is a branch of the output path, and the air compressed by the first compressor 3 is divided. One of the divided air is led to a second compressor described later, and the other is sent to the combustion chamber. Led.
[0012]
That is, the other air is divided and then enters the regenerative heat exchanger 5. The regenerated heat exchanger 5 exchanges heat with the combustion gas and then enters the combustion chamber 6. Note that a check valve 6A is provided at the entrance of the combustion chamber 6 to prevent backflow. The combustion chamber 6 is also connected to a flow path for injecting air for starting up the rotation, and a check valve 6B is also attached thereto. The combustion chamber 6 is provided with an inner wall 6D on the inner side of the outer wall 6C, and the sent air flows into the outer side of the inner wall 6D. On the other hand, there is a burner 6E inside the inner wall 6D, and fuel gas is ejected from the nozzle of the burner 6E. In addition, a large number of small holes are opened in the inner wall 6D so that the air is gradually mixed with the fuel gas. Further, an ignition spark electrode 6F is attached to the burner 6E so that it can be ignited.
[0013]
Combustion gas generated in the combustion chamber 6 is sent to the regenerative heat exchanger 5, warms the air sent from the first compressor 3, and then led to the first expansion turbine 7. The first expansion turbine 7 includes an impeller 7A, a nozzle 7B, and a scroll 7C. The combustion gas that has entered the scroll 7C is blown from the nozzle 7B to the impeller 7A to rotate the impeller 7A. Then, the combustion gas expands almost adiabatically, goes to the outlet, passes through the heat exchanger 8 for waste heat recovery, and is discharged from the exhaust duct 9 having a silencing function.
[0014]
The first compressor 3 and the first expansion turbine 7 are directly connected by a common shaft 10. Unlike the conventional gas turbine, the common shaft 10 is not attached with a generator, gears, or the like. Therefore, the common shaft 10 has only an aerodynamic force and has few eccentric elements, and can be held by the foil-like dynamic pressure gas bearings 11A and 11B. is there. Therefore, a long-life rotating body that is oil-free and maintenance-free can be realized. The first rotation mechanism is constituted by the first compressor 3, the first expansion turbine 7, the common shaft 10 directly connecting them, and the bearings thereof.
[0015]
Now, the air is divided by the extraction section 4 provided after the first compressor 3, but one of the divided air is sent to the second compressor side. That is, the extracted air passes through the flow control valve 4A and is guided to the first heat exchanger 12 in the second flow path. And after cooling here, it is guide | induced to the 2nd compressor 13 and compressed. Similar to the first compressor 3, the second compressor 13 includes a centrifugal impeller 13A, a diffuser 13B, and a scroll 13C, and the air is compressed almost adiabatically and the temperature and pressure rise.
[0016]
The air is further cooled by the second heat exchanger 14, and then partially condensed water is removed by the centrifugal water droplet separator 15, and the air is expanded almost adiabatically by the second expansion turbine 16. This second expansion turbine 16 is also composed of an impeller 16A, a nozzle 16B, and a scroll 16C, like the first expansion turbine 7, and is connected to the second compressor 13 by a common shaft 18 held by dynamic pressure gas bearings 17A, 17B. Directly connected. The second rotation mechanism is constituted by the second compressor 13 and the second expansion turbine 16 and the common shaft 18 or the like directly connecting both of them.
[0017]
By the way, this apparatus does not function unless the first compressor 3 and the first expansion turbine 7 start to rotate. Therefore, in the present invention, a mechanism for starting up the rotation is provided. That is, a small reciprocating compressor 20 and an air reservoir tank 21 for storing the compressed air are provided. When the outlet valve 21A of the air reservoir tank 21 is opened at the start of rotation, the air here is guided to the check valve 6B portion of the combustion chamber 6, whereby the internal pressure of the combustion chamber 6 is first increased, which is the first expansion. The turbine 7 is rotated.
[0018]
As a result, the compression function works on the first compressor 3, and the pressurized air is supplied to the combustion chamber 6. When the pressure becomes higher than the air reservoir tank 21, the check valve 6A is opened, and 6B Is closed, the air is switched to the air from the first compressor 3. Before switching, the burner 6E in the combustion chamber 3 is ignited to start up a steady operation mode. If the first flow path is stabilized, the second flow path is also in a stable operating state by flowing air through the second flow path. As described above, in the present invention, the combustion chamber is composed of the combustion chamber 6, the burner 6E, the ignition spark electrode 6F and the reciprocating compressor 20 described above, and the combustion mechanism 6 is equipped with these. Have.
[0019]
According to the present invention, since the second expansion turbine 16 expands almost adiabatically from the air that has already been cooled to near normal temperature before expansion, the expanded air can obtain low-temperature and high-humidity air. Further, high-temperature heat can be obtained from the heat exchanger 8 for waste heat recovery and the first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 14 in the second flow path as heat sources. Therefore, hot water can be obtained by passing through the cold water supply pipe 19 and exchanging heat therewith. This hot water can be used for hot water supply and heating.
[0020]
The embodiment shown in FIG. 2 shows the configuration of the equipment when the cold air to be supplied is not at a temperature significantly below 0 ° C., but requires a flow rate of cold air. In this embodiment, the air from the first compressor 3 is not further compressed but is directed to the second expansion turbine 16. The power of the second expansion turbine 16 is transmitted to the second compressor 13, and the compressed air increases the air flow rate of the second flow path.
[0021]
The characteristics of the gas turbine apparatus provided by the present invention are as described above. However, the present invention is not limited to the above and illustrated examples, and various modified examples can be given. That is, the specific configurations of the first and second rotating mechanisms and the combustion mechanism are not limited to the illustrated examples. For example, although a foil type hydrodynamic bearing is used in the illustrated example as a bearing for supporting the common shafts 10 and 18 in the rotation mechanism, other air bearings may be employed. The combustion mechanism may be modified with respect to the shape of the combustion chamber, the arrangement of check valves and intake ports, the installation of the inner wall, and the like, and is not limited to these illustrated examples. The supply of the high-temperature and low-temperature fluid according to the present invention may be any of hot water, cold water, high-temperature air, and low-temperature air, or a combination thereof, and can be output in various forms.
[0022]
Further, although a check valve is provided on the combustion chamber entrance side of the combustion mechanism, it can also be configured by a valve that can operate sequentially. Furthermore, a battery may be provided for restarting the small compressor 20. Moreover, it can also be set as the structure which performs whole control by a programmable controller etc. FIG. Furthermore, it is possible to provide a flow path that can realize both the method of FIG. 1 and the method of FIG. 2 and realize both types by switching valves. Further, the first compressor, the first expansion turbine, the second compressor, and the second expansion turbine can be coupled to be on the same axis, thereby reducing the size of the device. The present invention includes all these modified embodiments.
[0023]
【The invention's effect】
As described in detail above, the gas turbine device provided by the present invention has a simple structure of a rotation mechanism mainly composed of a compressor and an expansion turbine, and is provided with a combustion mechanism that ensures the startup of the rotation mechanism. It is characterized in that a heat exchanger is organically disposed in the flow path system between both mechanisms in parallel with the first and second, and a heat source of high temperature and low temperature is obtained by directly using this heat exchanger. Can be obtained easily and efficiently. Therefore, it is possible to provide a small gas turbine apparatus with high thermal efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a gas turbine apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another type of gas turbine apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a conventional configuration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air intake 2 ... Air filter 3 ... 1st compressor 4 ... Extraction part 5 ... Regenerative heat exchanger 6 ... Combustion chamber 7 ... 1st expansion turbine 8 ... Heat exchange for waste heat recovery 9 ... Exhaust duct 10 ... Common shaft 11 ... Dynamic pressure gas bearing 12 ... 1st heat exchanger 13 ... 2nd compressor 14 ... 2nd heat exchanger 15 ... Centrifugal drop separator 16 ... ... Second expansion turbine 17 ... Dynamic pressure gas bearing 18 ... Common shaft 19 ... Supply pipe 20 ... Reciprocating compressor 21 ... Air reservoir tank

Claims (3)

空気を圧縮する第1コンプレッサと、前記第1コンプレッサと直結されて空気を膨張させる第1膨張タービンとから構成される第1回転機構と、前記第1コンプレッサで圧縮され出力された空気が第1流路及び第2流路に分割され、前記第2流路の空気を受け入れてこれを圧縮する第2コンプレッサと、この第2コンプレッサと直結され第2コンプレッサにて圧縮された空気を膨張する第2膨張タービンとからなる第2回転機構と、前記第1流路の空気を受け入れるとともに、前記第1、第2のコンプレッサとは別個に設けられた小型の容積型コンプレッサからの圧縮空気を得て内部で燃焼しその熱エネルギを前記第1膨張タービンに導く燃焼機構と、前記第2流路と前記第2コンプレッサから前記第2膨張タービンまでの流路および前記第1膨張タービンの排気流路の各流路にそれぞれ介設された熱交換器とを備え、これら各熱交換器を高温熱源として冷水を加熱して熱水として、前記第2膨張タービンの排気を冷却空気として利用できるようにしたことを特徴とする小型ガスタービン装置。 A first rotating mechanism including a first compressor that compresses air; a first expansion turbine that is directly connected to the first compressor and expands air; and air that is compressed and output by the first compressor is first. A second compressor that is divided into a flow path and a second flow path, receives the air in the second flow path and compresses the air, and a second compressor that is directly connected to the second compressor and expands the air compressed by the second compressor. Obtaining compressed air from a small displacement compressor that is provided separately from the first and second compressors while receiving the air in the first flow path and the second rotating mechanism comprising a two-expansion turbine A combustion mechanism for internally combusting and leading the thermal energy to the first expansion turbine, the second flow path, a flow path from the second compressor to the second expansion turbine, and the first A heat exchanger interposed in each flow path of the exhaust flow path of the expansion turbine, and using each of these heat exchangers as a high-temperature heat source to heat the cold water as hot water to cool the exhaust of the second expansion turbine A small gas turbine device characterized in that it can be used as air. 空気を圧縮する第1コンプレッサと、前記第1コンプレッサと直結されて空気を膨張させる第1膨張タービンとから構成される第1回転機構と、前記第1コンプレッサで圧縮され出力された空気が第1流路及び第2流路に分割され、新規な空気を受け入れてこれを圧縮する第2コンプレッサと、この第2コンプレッサと直結され第2コンプレッサにて圧縮された空気と前記第2流路の空気を混合して膨張する第2膨張タービンとからなる第2回転機構と、前記第1流路の空気を受け入れるとともに、前記第1、第2のコンプレッサとは別個に設けられた小型の容積型コンプレッサからの圧縮空気を得て内部で燃焼しその熱エネルギを前記第1膨張タービンに導く燃焼機構と、前記第2流路と前記第2コンプレッサの出力流路が混合する前の前記第2流路と前記第2コンプレッサの出力流路および前記第1膨張タービンの排気流路の各流路にそれぞれ介設された熱交換器とを備え、これら各熱交換器を高温熱源として冷水を加熱して熱水として、前記第2膨張タービンの排気を冷却空気として利用できるようにしたことを特徴とする小型ガスタービン装置。 A first rotating mechanism including a first compressor that compresses air; a first expansion turbine that is directly connected to the first compressor and expands air; and air that is compressed and output by the first compressor is first. A second compressor that is divided into a flow path and a second flow path, receives new air, and compresses the new air; air that is directly connected to the second compressor and compressed by the second compressor; and air in the second flow path And a small displacement type compressor that receives the air in the first flow path and is provided separately from the first and second compressors. Before the mixing of the combustion mechanism that obtains the compressed air from the combustion chamber and combusts it internally and directs the heat energy to the first expansion turbine, and the second flow path and the output flow path of the second compressor. A heat exchanger interposed in each flow path of the second flow path, the output flow path of the second compressor and the exhaust flow path of the first expansion turbine, and using each heat exchanger as a high-temperature heat source, A small gas turbine apparatus characterized in that the exhaust gas from the second expansion turbine can be used as cooling air by heating the water as hot water. 小型の容積型コンプレッサがレシプロ方式で構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスタービン装置。The gas turbine apparatus according to claim 1, wherein the small positive displacement compressor is configured by a reciprocating method.
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