JPH01301927A

JPH01301927A - ガスタービン

Info

Publication number: JPH01301927A
Application number: JP13408388A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Goto; 勉後藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1989-12-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ガスタービンに係り、特に冷間始動性の改善
を図ったガスタービンに関する。

（従来の技術）ガスタービンは燃焼室内で燃料を燃焼させ、その高温ガ
スを直接羽根車（あるいはタービン）に作用させ、これ
によって車軸を回転するようにした一種の回転式原動機
であり、例えば自動車用ガスタービンの利点としては軽
量高出力、排気清浄、低騒音、冷却水不要等があげられ
る。このようなガスタービンは高速回転するため、特に
その潤滑対策が重要である。

従来のこの種のガスタービンとしては、例えばＧＴＳ　
Ｊ　　１９８３　　、ＴＯＫＹＯＩ　ＧＴＣ（Ｉｎｔｅ
ｒｎａ　−ｔｉｏｎａｌ　Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｃ
ｏｎｇｒｅｓｓ）−９０に記載のものがある。このガス
タービンを第２〜５図に基づいて説明する。第２図はガ
スタービンの全体的構成を示すブロック図であり、同図
において、実線は燃料や水系統等を示し、破線は電気的
な制御系統を示す。ガスタービン１の駆動軸２は２つの
ころがり軸受３で回転自在に支持され、駆動軸２の一端
側には増速ギヤ４と一体で圧縮機５が連結され、他端側
にはタービン６が同軸上に連結される。

空気の流れとしては、外気７は熱交換器８に入り、予熱
された後圧縮機５で圧縮され、燃焼器９内で高圧燃焼ガ
スとなり、タービン６を駆動した後、排気１０として熱
交換器８を経て大気へ放出される。

燃料は燃料タンク１１内に貯蔵され、燃料ポンプ１２に
より電磁弁１３を介して燃焼器９に圧送され、空気ポン
プ１４より送られる空気１５と一緒に噴射弁１６から燃
焼器９内に噴射され、始動時は点火栓１７により着火し
、以後運転中は自動的に連続燃焼をする。また、オイル
はオイルタンク１８からオイルポンプ１９で吸上げられ
てころがり軸受３に供給され、潤滑後オイルタンク１８
に戻る。

冷却水は高負荷運転時にウォータポンプ２０により圧送
され、ころがり軸受３をウォータギヤラリ２１により冷
却した後、ラジェータ２２を経てウォータポンプ２０に
戻る経路で循環し、ラジェータ２２は電動ファン２３か
らの外気の噴きつけによって冷却される。

一方、圧縮機５の回転力は増速ギヤ４を介して発電機２
４に伝達され、発電機２４は交流起電力を発生し、これ
はインバータ２５により直流に交換されてバッテリ２６
に供給される。また、増速ギヤ４にはスタータモータ２
７が連結可能であり、スタータモータ２７は始動時に駆
動力を付与する。上記パーツのうち電気系統のものは全
てコントローラ２８からの指令で作動し、コントローラ
２８はバッテリ２６を電源としている。

次に、圧縮機５およびタービン６周辺の機械的構造を第
３図に基づき説明する。同図において、オイルポンプ１
９より圧送されたオイルは流路３１を経てジェットノズ
ル３２から噴射し、ころがり軸受３を潤滑した後矢印Ｃ
で示すような経路でオイルタンク１８に戻る。なお、３
３はシール用の０リングであり、３４は盲栓である。冷
却水は第４図にＡ−Ａ矢視断面を示すような流入側の環
状のウォータギヤラリ３５ａに本例では一方向から流入
し、周方向に複数設けられた冷却通路３６を通った後、
再び流出側のウォータギヤラリ３５ｂに集合し、第５図
にＢ−Ｂ矢視断面図を示すような排出通路３７を通って
ラジェータ２２に向かう。なお、３８はシール用の０リ
ングである。３９は予圧スプリングであり、予圧スプリ
ング３９は回転中ころがり軸受３に対し常に一定値以上
のスラスト荷重を付与する。

空気はエアクリーナ４０から導入され、図中矢印で示す
ように環状の空気通路４１を経て圧縮機５で圧縮されて
燃焼器９に供給される。その他の主要部品としては、オ
イルのリングシール４２、タービンスクロール４３等が
ある。

再び、第２図に戻って作動を説明する。始動時にコント
ローラ２８に設置されたスタートスイッチを押すと、ス
タータモータ２７が起動し、回転上昇を始める。このと
き同時にオイルポンプ１９、空気ポンプ１４および燃料
ポンプ１２も作動を開始するが、電磁弁１３は閉じてい
るので、燃料は燃焼器９に入ることはなく、燃料ポンプ
１２内で循環している。

その後、回転が所定回転数に到達すると、電磁弁１３が
開き同時に点火栓１７が火花を出して着火する。

着火以降燃焼エネルギによりタービン６が仕事を開始す
るため、回転がさらに上昇し、自立してアイドル状態に
なる。この間、スタータモータ２７は適切な時期にその
電源がＯＦＦとなる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来のガスタービンにあって
は、軸受部の摩擦損失馬力を低減する方策が施されてい
ない構造となっていたため、例えば冬期や山間部等での
冷間始動時にはオイル粘度が増加していることから、ス
タータモータの駆動馬力に対し軸受の損失馬力が大きな
比率を占め、着火させる回転数まで到達するのに許容し
がたい時間を要する、あるいは着火させる回転数まで到
達せずスタートが不可能になるという問題点があった。

（発明の目的）そこで本発明は、始動時にはころがり軸受に付着した潤
滑オイルを洗浄することにより、軸受損失を低減して、
冷間時間等に速やかでかつ確実な始動を達成することを
目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明によるガスタービンは上記目的達成のため、主軸
が軸受で回転自在に支持され、該主軸の一端側に圧縮機
、他端側にタービンが連結され、制御手段の出力に基づ
いて前記軸受を粘性流体で潤滑、冷却し、始動時は始動
手段により主軸に駆動力を付与するガスタービンにおい
て、前記軸受に所定の洗浄液を噴射する洗浄手段を設け
、前記制御手段は、始動時に前記軸受に付着した粘性流
体を洗浄するように洗浄手段の作動を制御するようにし
ている。

（作用）本発明では、軸受に所定の洗浄液を噴射する洗浄手段が
設けられ、始動時には洗浄手段により軸受に付着した粘
性流体（潤滑オイル）が洗浄される。

したがって、冷間始動時においても、軸受損失馬力が小
さく押さえられ、良好で速やかなスタートが可能になる
。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るガスタービンの一実施例を示す図
であり、特に機械的構造の要部断面図である。本実施例
の説明にあたり、従来例と同一構成部分には同一番号を
付し、重複説明を避ける。

まず、構成を説明する。第１図において、ころがり軸受
３に流路３１およびジェットノズル３２を通してオイル
が噴出する構造は従来例と同様であるが、本実施例では
この他に始動時にころがり軸受３に洗浄液である燃料（
ガソリン）を噴射する洗浄手段５０が設けられている。

すなわち、軸受ブロック５１には洗浄通路５２が形成さ
れており、洗浄通路５２は噴射板５３に形成された洗浄
通路５４に連通している。なお、洗浄通路５４は噴射板
５３の内部に環状に形成され、その環状の所定部分には
複数の噴射孔５５が外方に向って開口し、ころがり軸受
３を臨んでいる。軸受ブロック５１の外の洗浄通路５２
の配管も同一番号で表わされており、洗浄通路５２はそ
の途中に電磁弁５６、燃料ポンプ５７が設けられ、燃料
タンク５８に連通している。また、軸受ブロック５１に
は蒸発通路５９が形成されており、蒸発通路５９はころ
がり軸受３近傍の空間、特に噴射穴５５の周辺空間に開
口し、その端部には電磁弁６０が設けられ、大気に開口
している。なお、６１はシール用の０リングである。上
記洗浄通路５２、噴射板５３、電磁弁５６、燃料ポンプ
５７、燃料タンク５８、蒸発通路５９および電磁弁６０
は全体として洗浄手段５ｏを構成する。

一方、軸受ブロック５１外における流路３１の配管も同
一番号で表わされており、流路３１はその途中に電磁弁
６２およびオイルポンプ１９が介挿され、オイルタンク
１８に接続されている。また、オイルタンク１８の内部
の燃料の温度は熱電対６３により検出されており、熱電
対６３はコントローラ６４に接続される。コントローラ
６４は制御手段に相当し、従来例と同一の機能の他、熱
電対６３の出力に基づいて電磁弁５６．６０．６２０作
動を制御する。

次に、作用を説明する。

冷間始動時においてコントローラ６４のスタートスイッ
チをＯＮにすると、オイルタンク１８内のオイル温度が
低いときはこの状態が熱電対６３によって検出され、コ
ントローラ６４からの制御信号により電磁弁６２は閉、
電磁弁５６は一定時間開の後、閉となる。このとき、電
磁弁６ｏは開であり、蒸発通路５９は大気解放となって
いる。以上の掻作により、燃料タンク５８の燃料が燃料
ポンプ５７により圧送された後、洗浄通路５２．５４を
通り噴射穴５５からころがり軸受３に向けて噴射し、こ
ろがり軸受３に付着した潤滑オイルを洗い落とす。した
がって、軸受損失が極めて小さくなり、着火可能な回転
数まで速やかにガスタービンの回転数を上昇させること
ができ、良好で速やかなスタートが可能になる。

なお、始動時に潤滑オイルを洗い落とすために使用され
た燃料は蒸発通路５９を通り外気へと蒸発する。運転が
開始され、暫くしてオイルタンク１８内のオイル温度が
所定値以上に上昇すると、電磁弁６２が開となり、ジェ
ットノズル３２からオイルがころがり軸受３に供給され
る。一方、電磁弁６ｏはある一定時間の後、再び閉とな
る。

なお、上記実施例では洗浄液として燃料を用いているが
、これに限らず、例えば揮発性を有するものであれば他
の液体でもよい。

（効果）本発明によれば、始動時には軸受に付着した潤滑オイル
を洗浄しているので、冷間始動時においても軸受損失馬
力を小さく押さえてガスタービンを速やかに回転上昇さ
せることができ、良好で速やかなスタートが可能になる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスタービンの一実施例を示す要
部構成図、第２〜５図は従来のガスタービンを示す図で
あり、第２図はその全体ブロック構成図、第３図はその
要部の構造を示す断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ矢視
断面図、第５図は第３図のＢ−Ｂ矢視断面図である。２・・・・・・駆動軸、３・・・・・・ころがり軸受、５・・・・・・圧縮機、６・・・・・・タービン、５０・・・・・・洗浄手段、５２．５４・・・・・・洗浄通路、５３・・・・・・噴射板、５５・・・・・・噴射穴、５６．６０．６２・・・・・・電磁弁、５９・・・・・
・蒸発通路、６３・・・・・・熱電対、６４・・・・・・コントローラ（制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

主軸が軸受で回転自在に支持され、該主軸の一端側に圧
縮機、他端側にタービンが連結され、制御手段の出力に
基づいて前記軸受を粘性流体で潤滑、冷却し、始動時は
始動手段により主軸に駆動力を付与するガスタービンに
おいて、前記軸受に所定の洗浄液を噴射する洗浄手段を
設け、前記制御手段は、始動時に前記軸受に付着した粘
性流体を洗浄するように洗浄手段の作動を制御すること
を特徴とするガスタービン。