JPH039030A - ガスタービン - Google Patents

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、ガスタービンに関する。

（従来の技術） 従来のガスタービンとして、例えば第５図に示すような
ものがあった（参考資料・・・ＧＡＳ　ＴＵＲ１３＋Ｎ
ＥＷＯＲ１，Ｄ：Ｍａｒｃｌ＋−Δｐｒｉｌ　　１９８
７）。

これについて説明すると、ガスタービン５１はコンプレ
ッサ５２、燃焼器５９、タービン５３の基本コンポーネ
ントから成り立たち、コンプレッサ５２とタービン５３
を結合する回転軸５４により減速機５５を介して負荷５
６を駆動するようになっている。

熱交換器（レキュペレータ）５７は図中矢印で示すよう
にタービン５３から排出される高温排気ガスを通過させ
る流路５７ａと、コンプレッサ５２から吐出される低温
圧縮空気を通過させる流路５７１）とが伝熱壁を介して
対向する構造になっており、タービン５３から排出され
る排気ガスの熱を回収して、燃料消費率を減らすように
なっている。

（発明が解決しようとする課題） このような再生式ガスタービンにあっては、燃焼器５９
とタービン５１と熱交換器５７およびこれらを結ぶダク
ト６０を断熱する断熱材６１を設ける必要があるため、
断熱材６１が取るスペースによってガスタービンの大型
化を招くばかりか、部品点数が増えてコストアップを招
くという問題点があった。

本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、タービンから排出
される謂、気ガスと、コンプレッサがら燃焼器に送られ
る圧縮空気とをそれぞれ通して排気ガスの熱を回収する
熱交換器を備えるガスタービンにおいて、燃焼器は熱交
換器からの圧縮空気を流入させる外側チャンバーの途中
に着脱可能に嵌合する円筒状ライナを備え、熱交換器か
ら流出する圧縮空気を導くダクトをこのライナに接続し
て、ライナと熱交換器をダクトを介して一体化した。

（作用） 上記構成に基づき、燃焼器は外側チャンバーの途中に着
脱可能に嵌合する円筒状のライナを備えたことにより、
ライナと熱交換器をダクトを介して一体化することが可
能となり、これによりダクトの途中に接合７ランノ等を
設ける必要が無くなり、ダクトを短縮して燃焼器と熱交
換器を近接して配置することで、ガスタービンの小型軽
量化がはかれる。

ライナを円筒状に形成することにより、ライナ等に多少
の変形があったとしても、嵌合部の周長に変化が無いた
め、容易に嵌合させることができ、良好な組み立て性が
得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図、第２図にそれぞれ示すように、ガスタービン１
はコンプレッサ２、燃焼器３、タービン４の基本コンポ
ーネントから成り立たち、高温ガスによって駆動される
タービンロータ１１と、低温ガスを加圧する遠心式コン
プレッサインペラ１２とはシャフト１３を介して同軸上
に連結され、ンヤ７１−１３は一対のころがり軸受１５
を介して片持ち支持され、その先端に形成されたギア１
４を介して負荷を駆動する。

燃焼器３では燃料噴射弁６から噴射された燃料が燃焼筒
３５に導入される圧縮空気と燃焼して高３− 温ガスとなり、燃焼器３がら流出する燃焼ガスはプレナ
ムチャンバ２７と断熱材３３の間で画成される流路２８
で曲げられた後、タービンハウジング外周壁３２の間で
渦巻き状に画成される流路２９を通ってタービンロータ
１１に導かれ膨張し、タービンロー夕１１に回転力を付
与するようになっている。なお、断熱材３３は７ランジ
２２側に接合して設けられ、タービンロータ１１に導か
れる燃焼ガスを断熱する。

タービン４がら排出される高温排気ガスは図中矢印で示
すようにタービンハウジング２６がらデイフユーザ２５
を介して熱交換器（レキュペレータ）５に流入し、排気
ガスの熱を回収する。

熱交換器５はタービン４から送られる高温排気ガスを通
過させる流路（図示せず）がシャフト１３の回転軸方向
に形成され、タービン４から排出される排気ガスの流れ
方向に沿うように配置される。

この排気ガス流路に対してコンプレッサ２から送られる
低温圧縮空気を通過させる流路とが互いに伝熱壁を介し
て平行に対向して形成される。

一 熱交換器５とｍ焼器３とは互いに並列に配置され、熱交
換器５と燃焼器３を共に覆うケーシング２１が設けられ
、コンプレッサ２がら吐出する低温圧縮空気がこのケー
シング２１内を通って熱交換器５に導かれる。

燃焼器３からの燃焼ガスはタービン４を経て熱交換器５
を流れる過程でケーシング２１内に放熱するが、この放
熱はケーシング２１内を流れる低温圧縮空気に吸収され
て燃料消費率を改善するとともに、燃焼器３がらタービ
ン４および熱交換器５にかけて燃焼ガスの流れる流路に
設けられる断熱材を大幅に削減することが可能となり、
ガスタービン１のコンパクト化および軽量化がはがれる
。

コンプレッサインペラ１２から圧送される低温圧縮空気
は図中矢印で示すように７ランジ２２に形成された環状
流路２３を通ってケーシング２１内に流入する。ケーシ
ング２１は７ランジ２２の外周端に複数のボルト２４を
介して締結されている。

熱交換器５にはケーシング２１内に開口する低温圧縮空
気の流入口５Ａが形成され、この流入口５Ａから流入し
て熱交換器５を通って加熱された圧縮空気は、ヘッダ５
Ｃで曲げられた後、ダクト３８を介して燃焼器３に流入
する。

第３図にも示すように、燃焼器３は燃焼筒３５の周囲に
円筒状の内側チャンバー３６と外側チャンバー３４がそ
れぞれ断面同心円状に設けられ、熱交換器５から送られ
る圧縮空気を、図中矢印で示すように内側チャンバー３
６を迂回させることにより燃焼筒３５の全周から導入す
るようになっている。

外側チャンバー３４は第一ライナ４１と第二ライナ４２
および第三ライナ４３とに３分割して形成される。なお
、第二ライナ４２と第三ライナ４３を一体化することも
可能である。

第一ライナ４１の一端にはキャップ３５が７ランジ４４
および複数のボルト４５を介して締結されるとともに、
その内周面には内側チャンバー３６の一端が固着される
。

第三ライナ４３の一端は先細にテーパ加工されて、燃焼
筒３５の外周先端部に固着される。

第二ライナ４２には熱交換器５の出口側に接続するダク
ト３８が固着される。ダクト３８は断面四角形の枠状に
形成され、その下＠　３８　ｂが熱交換器５に対して直
線状に接合して溶接により固着される一方、」１端３８
ａは第二ライナ４２の外周に沿って湾曲して接合し、同
じく溶接により固着される。

第４図にも示すように、第一ライナ４１と第三ライナ４
３の各外周面には環状の係止環４６，４７がそれぞれ固
着される。各係止環４６，４７は断面クランク状に形成
され、第一ライナ４１、第二ライナ４２との間に環状溝
４８．４９を画成し、各環状溝４８．４９に第二ライナ
４２の両端を着脱自在に嵌合させるようになっている。

次に作用について説明する。

第二ライナ４２を円筒状に形成することにより、第二ラ
イナ４２および各環状溝４８．４９に多少の変形があっ
たとしても、それぞれの周長に変化が無いため、容易に
嵌合させることができ、良好＝７ な組み立て性を確保でべろ。

燃焼器３は外側チャンバー３４の途中に着脱可能に嵌合
する円筒状の第二ライナ４２を備えたことにより、第二
ライナ４２と熱交換器５をダクト３８を介して一体化す
ることが可能となる。その結果、ダクト３８の途中に７
ランノ等を設ける必要が無い。

このようにダクト３８の途中に７ランノが無い構造のた
め、並列に配置される燃焼器３と熱交換器５を互いに近
接させることができ、これらを覆うケーシング２１を小
型化することにより外部への放熱をさらに小さく抑えら
れる。

これに対して、ダクト３８の途中に接合７ランシを設け
た場合、並列に配置された燃焼器３と熱交換器５の間隔
が大トくなって、ガスタービン１の大型化や重量増大を
招くとともに、燃焼器３と熱交換器５の間が狭いため、
組み立て性が悪いという問題、αが生じる。

また、この対策としてダクト３８の途中を分離して着脱
自在に嵌合する構造にすることも考えられるが、その場
合薄肉構造の熱交換器５に固着されるダクトの形状精度
を確保することが難しく、しかも断面四角形のダクトど
うしを嵌合させる場合は、わずがな変形があっても組み
立てが難しくなり、整備性の悪化を招くという問題点が
生じるのである。

なお、本実施例では対向流式熱交換器５を用いたが、排
気ガスと低温圧縮空気が互いに直交して交差する直交流
式熱交換器を用いても良く、その場合燃焼器３に対する
開口部が比較的に大きくなる。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、燃焼器に熱交換器からの圧
縮空気を流入させる外側チャンバーの途中に着脱可能に
嵌合する円筒状ライナを備え、熱交換器から流出する圧
縮空気を導くダクトをこのライナの側方がら接続して、
ライナと熱交換器をダクトを介して一体化したため、断
面四角形のダクトの途中に形状精度が狂いやすい７ラン
ジ接合部分を設ける必要が無く、加工や組み立てを容易
にし、熱交換器と燃焼器を近接して並列に配置でき、ガ
スタービンの小型軽量化をはかるとともに、放熱量を減
らして燃料消費率を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガスタービンの側面断面
図、第２図は同じく正面断面図、第３図は分解斜視図、
第４図は要部断面図である。第５図は従来例を示す断面
図である。 １・・・ガスタービン、２・・・フンプレッサ、３・・
・燃焼器、４・・・タービン、５・・・熱交換器、３４
・・・外側チャンバー　３８・・・ダクト、４２・・・
第二ライナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービンから排出される排気ガスと、コンプレッサから
   燃焼器に送られる圧縮空気とをそれぞれ通して排気ガス
   の熱を回収する熱交換器を備えるガスタービンにおいて
   、燃焼器は熱交換器からの圧縮空気を流入させる外側チ
   ャンバーの途中に着脱可能に嵌合する円筒状ライナを備
   え、熱交換器から流出する圧縮空気を導くダクトをこの
   ライナに接続して、ライナと熱交換器をダクトを介して
   一体化したことを特徴とするガスタービン。