JPH05256162A - ガスタービンエンジン - Google Patents
ガスタービンエンジンInfo
- Publication number
- JPH05256162A JPH05256162A JP5281492A JP5281492A JPH05256162A JP H05256162 A JPH05256162 A JP H05256162A JP 5281492 A JP5281492 A JP 5281492A JP 5281492 A JP5281492 A JP 5281492A JP H05256162 A JPH05256162 A JP H05256162A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- exhaust gas
- catalyst
- turbine engine
- side segment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービンエンジンの小型化と熱交換器の
製造容易化を図る。 【構成】 コンプレッサ９で圧縮された吸入空気は、回
転蓄熱式の熱交換器１３の上半部を通過して加熱された
後、燃焼器１２において燃料と混合して燃焼する。高圧
タービン１０と低圧タービン１１を通過した排気ガス
は、前記熱交換器１３の下半部を通過して該熱交換器１
３を加熱する。熱交換器１３は入口側セグメント１３ａ
と出口側セグメント１３ｂに２分割され、高温の排気ガ
スと接触する入口側セグメント１３ａにのみ排気ガス浄
化触媒が担持される。熱交換器１３を利用して触媒を担
持させたことによりガスタービンエンジンを小型化する
ことができ、また熱交換器１３を２分割して一方に触媒
を担持したことにより該熱交換器１３の製造容易化が達
成される。
製造容易化を図る。 【構成】 コンプレッサ９で圧縮された吸入空気は、回
転蓄熱式の熱交換器１３の上半部を通過して加熱された
後、燃焼器１２において燃料と混合して燃焼する。高圧
タービン１０と低圧タービン１１を通過した排気ガス
は、前記熱交換器１３の下半部を通過して該熱交換器１
３を加熱する。熱交換器１３は入口側セグメント１３ａ
と出口側セグメント１３ｂに２分割され、高温の排気ガ
スと接触する入口側セグメント１３ａにのみ排気ガス浄
化触媒が担持される。熱交換器１３を利用して触媒を担
持させたことによりガスタービンエンジンを小型化する
ことができ、また熱交換器１３を２分割して一方に触媒
を担持したことにより該熱交換器１３の製造容易化が達
成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温の排気ガスと低温
の吸入空気との間で熱交換を行う熱交換器を備えたガス
タービンエンジンに関する。
の吸入空気との間で熱交換を行う熱交換器を備えたガス
タービンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にガスタービンエンジンは、コンプ
レッサで圧縮加熱した吸入空気を更に高温に加熱して燃
焼器に供給するための熱交換器を備え、その熱交換器は
燃焼器において発生した燃焼ガスがタービンを通過した
後の高温の排気ガスを利用して前記吸入空気を加熱する
ように構成される。
レッサで圧縮加熱した吸入空気を更に高温に加熱して燃
焼器に供給するための熱交換器を備え、その熱交換器は
燃焼器において発生した燃焼ガスがタービンを通過した
後の高温の排気ガスを利用して前記吸入空気を加熱する
ように構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスタービ
ンエンジンの燃焼器では極めて高温で燃焼が行われるた
め、レシプロエンジンと同様に排気ガス中に窒素酸化物
（以下、ＮＯｘという）等の有害物質が生成する。した
がって、公害対策上の理由からガスタービンエンジンの
排気ガス通路に排気ガス浄化触媒を設けて前記ＮＯｘ等
の低減を図る必要がある。前記熱交換器と排気ガス浄化
触媒は排気ガスの温度低下を防止するためにエンジンケ
ーシングの内部に設けられるが、狭隘なエンジンケーシ
ングの内部に熱交換器と排気ガス浄化触媒の両者を収納
しようとすると、ガスタービンエンジンの寸法が必然的
に大型化する問題がある。
ンエンジンの燃焼器では極めて高温で燃焼が行われるた
め、レシプロエンジンと同様に排気ガス中に窒素酸化物
（以下、ＮＯｘという）等の有害物質が生成する。した
がって、公害対策上の理由からガスタービンエンジンの
排気ガス通路に排気ガス浄化触媒を設けて前記ＮＯｘ等
の低減を図る必要がある。前記熱交換器と排気ガス浄化
触媒は排気ガスの温度低下を防止するためにエンジンケ
ーシングの内部に設けられるが、狭隘なエンジンケーシ
ングの内部に熱交換器と排気ガス浄化触媒の両者を収納
しようとすると、ガスタービンエンジンの寸法が必然的
に大型化する問題がある。
【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、熱交換器と排気ガス浄化触媒を合理的にレイアウト
してガスタービンエンジンの小型化を図るとともに、熱
交換器の製造の容易化を達成することを目的とする。
で、熱交換器と排気ガス浄化触媒を合理的にレイアウト
してガスタービンエンジンの小型化を図るとともに、熱
交換器の製造の容易化を達成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、高温の排気ガスと低温の吸入空気との間
で熱交換を行う熱交換器を備えたガスタービンエンジン
において、前記熱交換器の一部または全体に排気ガス浄
化触媒を担持させたことを第１の特徴とする。
に、本発明は、高温の排気ガスと低温の吸入空気との間
で熱交換を行う熱交換器を備えたガスタービンエンジン
において、前記熱交換器の一部または全体に排気ガス浄
化触媒を担持させたことを第１の特徴とする。
【０００６】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記熱交換器を排気ガス入口側セグメントと排気ガス出
口側セグメントに２分割し、その排気ガス入口側セグメ
ントに排気ガス浄化触媒を担持させたことを第２の特徴
とする。
前記熱交換器を排気ガス入口側セグメントと排気ガス出
口側セグメントに２分割し、その排気ガス入口側セグメ
ントに排気ガス浄化触媒を担持させたことを第２の特徴
とする。
【０００７】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記排気ガス浄化触媒が酸化触媒、還元触媒、三元触媒
の何れかであることを第３の特徴とする。
前記排気ガス浄化触媒が酸化触媒、還元触媒、三元触媒
の何れかであることを第３の特徴とする。
【０００８】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記熱交換器が排気ガス流路と吸入空気流路を横切って
回転する回転蓄熱式熱交換器であることを第４の特徴と
する。
前記熱交換器が排気ガス流路と吸入空気流路を横切って
回転する回転蓄熱式熱交換器であることを第４の特徴と
する。
【０００９】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記熱交換器が伝熱壁の両側に排気ガス流路と吸入空気
流路を並設した伝熱式交換器であることを第５の特徴と
する。
前記熱交換器が伝熱壁の両側に排気ガス流路と吸入空気
流路を並設した伝熱式交換器であることを第５の特徴と
する。
【００１０】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記熱交換器が予熱手段を有することを第６の特徴とす
る。
前記熱交換器が予熱手段を有することを第６の特徴とす
る。
【００１１】また本発明は前述の第１の特徴に加えて、
前記排気ガス浄化触媒が非貴金属系触媒であることを第
７の特徴とする。
前記排気ガス浄化触媒が非貴金属系触媒であることを第
７の特徴とする。
【００１２】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１３】図１〜図５は本発明の第１実施例を示すも
ので、図１はガスタービンエンジンの縦断面図、図２は
図１の２−２線断面図、図３は図１の３部拡大断面図、
図４は図３の４−４線断面図、図５は作用を説明するグ
ラフである。
ので、図１はガスタービンエンジンの縦断面図、図２は
図１の２−２線断面図、図３は図１の３部拡大断面図、
図４は図３の４−４線断面図、図５は作用を説明するグ
ラフである。
【００１４】図１および図２に示すように、２軸式のガ
スタービンエンジンＧは有底円筒状のアウタケーシング
１と、このアウタケーシング１の後部開口に接続される
環状の熱交換器ハウジング２と、この熱交換器ハウジン
グ２の後部を覆うエグゾーストハウジング３とを備え
る。アウタケーシング１の前部にはエアクリーナ４とサ
イレンサ５を備えた吸気通路６が接続され、またエグゾ
ーストハウジング３の中心には減速機ボックス７が配設
されるとともに、そのエグゾーストハウジング３の下部
には排気ダクト８が接続される。
スタービンエンジンＧは有底円筒状のアウタケーシング
１と、このアウタケーシング１の後部開口に接続される
環状の熱交換器ハウジング２と、この熱交換器ハウジン
グ２の後部を覆うエグゾーストハウジング３とを備え
る。アウタケーシング１の前部にはエアクリーナ４とサ
イレンサ５を備えた吸気通路６が接続され、またエグゾ
ーストハウジング３の中心には減速機ボックス７が配設
されるとともに、そのエグゾーストハウジング３の下部
には排気ダクト８が接続される。
【００１５】アウタケーシング１に形成した中央開口部
の前後には、前記吸気通路６から吸入した空気を圧縮す
る遠心式のコンプレッサ９と、このコンプレッサ９を駆
動する遠心式の高圧タービン１０が配設されるととも
に、その後方には出力を取り出すための軸流式の低圧タ
ービン１１が配設され、更にアウタケーシング１の上部
空間には前記高圧タービン１０と低圧タービン１１を駆
動するための燃焼ガスを発生させる燃焼器１２が配設さ
れる。アウタケーシング１には筒状の燃焼器ハウジング
４１が貫通するように固着され（図２参照）、この燃焼
器ハウジング４１を介してアウタケーシング１の外部か
ら燃焼器１２が着脱自在に装着される。また熱交換器ハ
ウジング２に内部には、前記両タービン１０，１１を通
過した排気ガスの熱エネルギーを回収して吸入空気を加
熱するための回転蓄熱式の熱交換器１３が前記減速機ボ
ックス７を外周を囲繞するように配設され、その減速機
ボックス７の内部には低圧タービン１１の出力を減速し
て外部に取り出す遊星歯車式の減速機１４が配設され
る。
の前後には、前記吸気通路６から吸入した空気を圧縮す
る遠心式のコンプレッサ９と、このコンプレッサ９を駆
動する遠心式の高圧タービン１０が配設されるととも
に、その後方には出力を取り出すための軸流式の低圧タ
ービン１１が配設され、更にアウタケーシング１の上部
空間には前記高圧タービン１０と低圧タービン１１を駆
動するための燃焼ガスを発生させる燃焼器１２が配設さ
れる。アウタケーシング１には筒状の燃焼器ハウジング
４１が貫通するように固着され（図２参照）、この燃焼
器ハウジング４１を介してアウタケーシング１の外部か
ら燃焼器１２が着脱自在に装着される。また熱交換器ハ
ウジング２に内部には、前記両タービン１０，１１を通
過した排気ガスの熱エネルギーを回収して吸入空気を加
熱するための回転蓄熱式の熱交換器１３が前記減速機ボ
ックス７を外周を囲繞するように配設され、その減速機
ボックス７の内部には低圧タービン１１の出力を減速し
て外部に取り出す遊星歯車式の減速機１４が配設され
る。
【００１６】アウタケーシング１に設けられたコンプレ
ッサケーシング１５の中央部には高圧タービン軸１６が
回転自在に支持され、その高圧タービン軸１６には外周
に多数のブレードを形成したコンプレッサロータ１７が
固定される。そして、前記吸気通路６からコンプレッサ
ケーシング１５に吸入された空気はコンプレッサロータ
１７で圧縮され、アウタケーシング１とインナケーシン
グ１８との間に形成された放射状の空気通路１９を通っ
て後方に供給される。なお、高圧タービン軸１６の前端
は図示せぬ補器ハウジングに収納された発電機やスター
タ等の補機類に接続される。
ッサケーシング１５の中央部には高圧タービン軸１６が
回転自在に支持され、その高圧タービン軸１６には外周
に多数のブレードを形成したコンプレッサロータ１７が
固定される。そして、前記吸気通路６からコンプレッサ
ケーシング１５に吸入された空気はコンプレッサロータ
１７で圧縮され、アウタケーシング１とインナケーシン
グ１８との間に形成された放射状の空気通路１９を通っ
て後方に供給される。なお、高圧タービン軸１６の前端
は図示せぬ補器ハウジングに収納された発電機やスター
タ等の補機類に接続される。
【００１７】高圧タービン軸１６の後端には外周に多数
のブレードを形成した高圧タービンロータ２０が固着さ
れ、その高圧タービンロータ２０はバックプレート２１
と高圧タービンシュラウド２２の間に収納される。高圧
タービンシュラウド２２の外側には燃焼器１２にトラン
ジェントダクト２３を介して接続されたスクロール２４
が配設され、そのスクロール２４の内周と前記高圧ター
ビンロータ２０の外周との間には複数のノズルベーン２
５が設けられる。スクロール２４は複数のサポート機構
２６により外周から支持され、トランジェントダクト２
３は他のサポート機構２７，２８により支持される。
のブレードを形成した高圧タービンロータ２０が固着さ
れ、その高圧タービンロータ２０はバックプレート２１
と高圧タービンシュラウド２２の間に収納される。高圧
タービンシュラウド２２の外側には燃焼器１２にトラン
ジェントダクト２３を介して接続されたスクロール２４
が配設され、そのスクロール２４の内周と前記高圧ター
ビンロータ２０の外周との間には複数のノズルベーン２
５が設けられる。スクロール２４は複数のサポート機構
２６により外周から支持され、トランジェントダクト２
３は他のサポート機構２７，２８により支持される。
【００１８】アウタケーシング１の後部に接続された熱
交換器ハウジング２の前端にはコレクタハウジング２９
が支持され、その中央部には低圧タービン軸３０が支持
される。低圧タービン軸３０の先端には低圧タービンロ
ータ３１が固着され、その外周に形成した多数のブレー
ドは低圧タービンシュラウド３２の内面に嵌合する。低
圧タービンシュラウド３２と前記高圧タービンシュラウ
ド２２の間は、後端に可変静翼３３を有する低圧タービ
ンダクト３４によって接続される。そして低圧タービン
軸３０は前記減速機１４を介して出力軸３５に接続され
る。
交換器ハウジング２の前端にはコレクタハウジング２９
が支持され、その中央部には低圧タービン軸３０が支持
される。低圧タービン軸３０の先端には低圧タービンロ
ータ３１が固着され、その外周に形成した多数のブレー
ドは低圧タービンシュラウド３２の内面に嵌合する。低
圧タービンシュラウド３２と前記高圧タービンシュラウ
ド２２の間は、後端に可変静翼３３を有する低圧タービ
ンダクト３４によって接続される。そして低圧タービン
軸３０は前記減速機１４を介して出力軸３５に接続され
る。
【００１９】コレクタハウジング２９の上半部には円弧
状の開口２９1 が形成され、前記空気通路１９からエグ
ゾーストハウジング３の上部に集合した後に熱交換器１
３の上半部を通過して加熱された空気が、この開口２９
1 を介してインナケーシング１８の内部に供給される。
一方、コレクタハウジング２９の下半部には、低圧ター
ビンシュラウド３２を通過した排気ガスを熱交換器１３
の下半部に導くための排気ガス通路２９2 が形成され
る。
状の開口２９1 が形成され、前記空気通路１９からエグ
ゾーストハウジング３の上部に集合した後に熱交換器１
３の上半部を通過して加熱された空気が、この開口２９
1 を介してインナケーシング１８の内部に供給される。
一方、コレクタハウジング２９の下半部には、低圧ター
ビンシュラウド３２を通過した排気ガスを熱交換器１３
の下半部に導くための排気ガス通路２９2 が形成され
る。
【００２０】熱交換器１３の外周には３６０°にわたっ
てリングギヤ３６が装着され、そのリングギヤ３６の前
部に形成された平坦な支持面が熱交換器ハウジング２の
内周に設けた複数のガイドローラ３７により回転自在に
支持される。１個のガイドローラ３７を支持する回転軸
３８には前記リングギヤ３６に噛合するピニオン３９が
固着され、その回転軸３８を熱交換器駆動モータ４０で
回転させることにより熱交換器１３が回転駆動される。
てリングギヤ３６が装着され、そのリングギヤ３６の前
部に形成された平坦な支持面が熱交換器ハウジング２の
内周に設けた複数のガイドローラ３７により回転自在に
支持される。１個のガイドローラ３７を支持する回転軸
３８には前記リングギヤ３６に噛合するピニオン３９が
固着され、その回転軸３８を熱交換器駆動モータ４０で
回転させることにより熱交換器１３が回転駆動される。
【００２１】図３および図４から明らかなように、前記
熱交換器１３は、軸方向に２分割された排気ガス入口側
セグメント１３ａと排気ガス出口側セグメント１３ｂと
を一体に結合して成る。両セグメント１３ａ，１３ｂは
吸入空気と排気ガスが軸方向に通過可能であり、かつ前
記吸入空気おび排気ガスとの接触面積を充分に確保でき
るようにハニカム構造を備える。すなわち、各セグメン
ト１３ａ，１３ｂは、その回転中心回りに螺旋状に巻か
れた仕切り板４２と、半径方向に離間した仕切り板４２
間を接続する波状の連結板４３から構成される。そして
排気ガス入口側セグメント１３ａの排気ガス接触面、す
なわち図３に矢印で示す排気ガスの流れ方向上流側のセ
グメント１３ａにおける前記仕切り板４２と連結板４３
の表面に排気ガス浄化用の触媒４４が担持される。
熱交換器１３は、軸方向に２分割された排気ガス入口側
セグメント１３ａと排気ガス出口側セグメント１３ｂと
を一体に結合して成る。両セグメント１３ａ，１３ｂは
吸入空気と排気ガスが軸方向に通過可能であり、かつ前
記吸入空気おび排気ガスとの接触面積を充分に確保でき
るようにハニカム構造を備える。すなわち、各セグメン
ト１３ａ，１３ｂは、その回転中心回りに螺旋状に巻か
れた仕切り板４２と、半径方向に離間した仕切り板４２
間を接続する波状の連結板４３から構成される。そして
排気ガス入口側セグメント１３ａの排気ガス接触面、す
なわち図３に矢印で示す排気ガスの流れ方向上流側のセ
グメント１３ａにおける前記仕切り板４２と連結板４３
の表面に排気ガス浄化用の触媒４４が担持される。
【００２２】触媒４４としては、排気ガス中の残存酸素
等によってＨＣやＣＯを酸化させる酸化触媒、排気ガス
中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 等によってＮＯｘを還元させる還
元触媒、および理論空燃比の近傍において前記酸化反応
と還元反応を同時に起こさせる三元触媒の何れかを使用
することができる。これら触媒４４には、Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｒｗ，Ｒｕ等の貴金属系触媒と、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｍｎ等の化合物より成る非貴金属系触媒がある。前
記非貴金属系触媒は貴金属系触媒に比べて触媒活性化温
度が高いものの、その価格と耐久性の点では貴金属系触
媒よりも優れている。
等によってＨＣやＣＯを酸化させる酸化触媒、排気ガス
中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 等によってＮＯｘを還元させる還
元触媒、および理論空燃比の近傍において前記酸化反応
と還元反応を同時に起こさせる三元触媒の何れかを使用
することができる。これら触媒４４には、Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｒｗ，Ｒｕ等の貴金属系触媒と、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｍｎ等の化合物より成る非貴金属系触媒がある。前
記非貴金属系触媒は貴金属系触媒に比べて触媒活性化温
度が高いものの、その価格と耐久性の点では貴金属系触
媒よりも優れている。
【００２３】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００２４】ガスタービンエンジンＧが通常運転状態に
あるとき、エアクリーナ４およびサイレンサ５を通過し
て吸気通路６に流入した空気は、コンプレッサケーシン
グ１５内部に配設したコンプレッサロータ１７により高
温高圧に圧縮され、アウタケーシング１とインナケーシ
ング１８間に形成された放射状の空気通路１９を介して
後方に送られる。前記空気通路１９からエグゾーストハ
ウジング３の内部に達した吸入空気は、そのエグゾース
トハウジング３の上部空間に集合した後、前方に向きを
変えて回転式の熱交換器１３のコアの上半部を後から前
に通過する。このように熱交換器１３を通過して更に高
温に加熱された空気は、コレクタハウジング２９の上部
に形成した開口部２９1 を通ってインナケーシング１８
の内部空間に流入する。
あるとき、エアクリーナ４およびサイレンサ５を通過し
て吸気通路６に流入した空気は、コンプレッサケーシン
グ１５内部に配設したコンプレッサロータ１７により高
温高圧に圧縮され、アウタケーシング１とインナケーシ
ング１８間に形成された放射状の空気通路１９を介して
後方に送られる。前記空気通路１９からエグゾーストハ
ウジング３の内部に達した吸入空気は、そのエグゾース
トハウジング３の上部空間に集合した後、前方に向きを
変えて回転式の熱交換器１３のコアの上半部を後から前
に通過する。このように熱交換器１３を通過して更に高
温に加熱された空気は、コレクタハウジング２９の上部
に形成した開口部２９1 を通ってインナケーシング１８
の内部空間に流入する。
【００２５】インナケーシング１８の内部空間に供給さ
れた吸入空気は燃焼器１２の内部に導入されて燃料と混
合し、その混合気の燃焼により発生した燃焼ガスはトラ
ンジェントダクト２３からスクロール２４に流入し、そ
こから６枚のノズルベーン２５を通って高圧タービンロ
ータ２０に吹き付けられる。
れた吸入空気は燃焼器１２の内部に導入されて燃料と混
合し、その混合気の燃焼により発生した燃焼ガスはトラ
ンジェントダクト２３からスクロール２４に流入し、そ
こから６枚のノズルベーン２５を通って高圧タービンロ
ータ２０に吹き付けられる。
【００２６】このようにして高圧タービンロータ２０が
回転すると、その駆動力により高圧タービン軸１６に設
けた前記コンプレッサロータ１７が回転する。高圧ター
ビンロータ２０を通過した燃焼ガスは、低圧タービンダ
クト３４および可変静翼３３を介して低圧タービンロー
タ３１に吹き付けられ、低圧タービン軸３０を回転駆動
する。そして低圧タービン軸３０の回転は減速機１４に
より減速され、出力軸３５から外部に取り出される。低
圧タービンロータ３１を通過した排気ガスはコレクタハ
ウジング２９の下部に形成した排気ガス通路２９2 によ
って集められた後、回転式の熱交換器１３のコアの下半
部を前から後ろに通過して該熱交換器１３を加熱し、排
気ダクト８に排出される。このようにして排気ガスで加
熱された熱交換器１３は、熱交換器駆動モータ４０によ
りピニオン３９およびリングギヤ３６を介して回転駆動
され、前記加熱されたコアが順次吸入空気の通路に対向
して吸入空気を加熱する。
回転すると、その駆動力により高圧タービン軸１６に設
けた前記コンプレッサロータ１７が回転する。高圧ター
ビンロータ２０を通過した燃焼ガスは、低圧タービンダ
クト３４および可変静翼３３を介して低圧タービンロー
タ３１に吹き付けられ、低圧タービン軸３０を回転駆動
する。そして低圧タービン軸３０の回転は減速機１４に
より減速され、出力軸３５から外部に取り出される。低
圧タービンロータ３１を通過した排気ガスはコレクタハ
ウジング２９の下部に形成した排気ガス通路２９2 によ
って集められた後、回転式の熱交換器１３のコアの下半
部を前から後ろに通過して該熱交換器１３を加熱し、排
気ダクト８に排出される。このようにして排気ガスで加
熱された熱交換器１３は、熱交換器駆動モータ４０によ
りピニオン３９およびリングギヤ３６を介して回転駆動
され、前記加熱されたコアが順次吸入空気の通路に対向
して吸入空気を加熱する。
【００２７】低圧タービンロータ３１を通過した排気ガ
スが熱交換器１３を通過するとき、その熱交換器１３に
担持した触媒４４に接触することにより、排気ガスに含
まれるＮＯX やＣＯ等の有害物質が除去され、浄化され
た排気ガスが排気ダクト８から排出される。そして、触
媒４４を熱交換器１３に担持したことにより、それらを
別個に設ける場合に比べてスペースを節約することが可
能となるばかりか、熱損失を低減することができる。
スが熱交換器１３を通過するとき、その熱交換器１３に
担持した触媒４４に接触することにより、排気ガスに含
まれるＮＯX やＣＯ等の有害物質が除去され、浄化され
た排気ガスが排気ダクト８から排出される。そして、触
媒４４を熱交換器１３に担持したことにより、それらを
別個に設ける場合に比べてスペースを節約することが可
能となるばかりか、熱損失を低減することができる。
【００２８】ところで、図５から明らかなように熱交換
器１３のコアにおける軸方向の温度分布は、排気ガスの
入口において最も高く、排気ガスの出口に近づくに従っ
て低下する。一方、触媒４４はその温度が触媒活性化温
度以下である場合には、排気ガスを浄化する能力を発揮
することができない。そこで本発明の如く、その温度が
前記触媒活性化温度以上に保持される熱交換器１３の排
気ガス入口側セグメント１３ａに触媒４４を担持させれ
ば、触媒４４と排気ガスの反応を促進させて排気ガスの
浄化能力を充分に発揮させることができる。しかも活性
化温度が比較的に高い前記非貴金属系触媒を使用するこ
とができるので、触媒４４のコストの削減と耐久性の向
上を図ることが可能となる。更にまた、熱交換器１３を
排気ガス入口側セグメント１３ａと排気ガス出口側セグ
メント１３ｂとに２分割し、その排気ガス入口側セグメ
ント１３ａに触媒４４を担持させたことにより、熱交換
器１３を一体に形成してその一部に触媒４４を担持させ
る場合に比べて熱交換器１３の製造を容易に行うことが
可能となる。しかも触媒４４が劣化して交換を要する場
合に、熱交換器１３の一部のみを交換すれば良いのでコ
ストの節減が可能となる。
器１３のコアにおける軸方向の温度分布は、排気ガスの
入口において最も高く、排気ガスの出口に近づくに従っ
て低下する。一方、触媒４４はその温度が触媒活性化温
度以下である場合には、排気ガスを浄化する能力を発揮
することができない。そこで本発明の如く、その温度が
前記触媒活性化温度以上に保持される熱交換器１３の排
気ガス入口側セグメント１３ａに触媒４４を担持させれ
ば、触媒４４と排気ガスの反応を促進させて排気ガスの
浄化能力を充分に発揮させることができる。しかも活性
化温度が比較的に高い前記非貴金属系触媒を使用するこ
とができるので、触媒４４のコストの削減と耐久性の向
上を図ることが可能となる。更にまた、熱交換器１３を
排気ガス入口側セグメント１３ａと排気ガス出口側セグ
メント１３ｂとに２分割し、その排気ガス入口側セグメ
ント１３ａに触媒４４を担持させたことにより、熱交換
器１３を一体に形成してその一部に触媒４４を担持させ
る場合に比べて熱交換器１３の製造を容易に行うことが
可能となる。しかも触媒４４が劣化して交換を要する場
合に、熱交換器１３の一部のみを交換すれば良いのでコ
ストの節減が可能となる。
【００２９】図６および図７は本発明の第２実施例を示
すもので、図６は熱交換器１３の斜視図、図７は図６の
７−７線断面図である。
すもので、図６は熱交換器１３の斜視図、図７は図６の
７−７線断面図である。
【００３０】同図から明らかなように、この熱交換器１
３は可動部分を持たずに構造が簡単な伝熱式熱交換器で
あって、第１実施例と同様に排気ガス入口側セグメント
１３ａと排気ガス出口側セグメント１３ｂとに２分割さ
れる。各セグメント１３ａ，１３ｂは、電気の不良導体
である４枚の平板状の伝熱壁４５を平行に配設し、それ
ら伝熱壁４５を電気抵抗の大きい材料で形成した波板４
６，４７で相互に接続した構造を有する。中央の波板４
６の間は吸入空気が矢印Ａ方向に通過する吸入空気流路
が形成されるとともに、上下の波板４７の間は排気ガス
が矢印Ｂ方向に通過する排気ガス流路が形成され、排気
ガス流路を形成する上下の２枚の波板４７は電源４８に
接続される。そして排気ガス入口側セグメント１３ａの
伝熱壁４５と波板４７にのみ、排気ガスを浄化するため
の触媒４４が担持される。前記波板４７と電源４８は熱
交換器１３の予熱手段を構成する。
３は可動部分を持たずに構造が簡単な伝熱式熱交換器で
あって、第１実施例と同様に排気ガス入口側セグメント
１３ａと排気ガス出口側セグメント１３ｂとに２分割さ
れる。各セグメント１３ａ，１３ｂは、電気の不良導体
である４枚の平板状の伝熱壁４５を平行に配設し、それ
ら伝熱壁４５を電気抵抗の大きい材料で形成した波板４
６，４７で相互に接続した構造を有する。中央の波板４
６の間は吸入空気が矢印Ａ方向に通過する吸入空気流路
が形成されるとともに、上下の波板４７の間は排気ガス
が矢印Ｂ方向に通過する排気ガス流路が形成され、排気
ガス流路を形成する上下の２枚の波板４７は電源４８に
接続される。そして排気ガス入口側セグメント１３ａの
伝熱壁４５と波板４７にのみ、排気ガスを浄化するため
の触媒４４が担持される。前記波板４７と電源４８は熱
交換器１３の予熱手段を構成する。
【００３１】而して、この実施例によっても先の第１実
施例と同様の効果を得ることが可能であり、更にガスタ
ービンエンジンＧの始動前に電源４８から電気抵抗の大
きい材料で形成した波板４７に通電して該波板４７を予
熱して触媒４４の温度を触媒活性化温度まで上昇させて
おけば、ガスタービンエンジンＧの始動直後から触媒４
４を機能させて排気ガスを浄化することができる。ガス
タービンエンジンＧが定常運転状態に入れば、排気ガス
によって熱交換器１３が加熱されて触媒４４の温度が触
媒活性化温度以上に保持されるため、前記電源４８から
の通電を遮断しても触媒４４の機能を維持することがで
きる。
施例と同様の効果を得ることが可能であり、更にガスタ
ービンエンジンＧの始動前に電源４８から電気抵抗の大
きい材料で形成した波板４７に通電して該波板４７を予
熱して触媒４４の温度を触媒活性化温度まで上昇させて
おけば、ガスタービンエンジンＧの始動直後から触媒４
４を機能させて排気ガスを浄化することができる。ガス
タービンエンジンＧが定常運転状態に入れば、排気ガス
によって熱交換器１３が加熱されて触媒４４の温度が触
媒活性化温度以上に保持されるため、前記電源４８から
の通電を遮断しても触媒４４の機能を維持することがで
きる。
【００３２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものでなく、種々の小設
計変更を行うことが可能である。
明は、前記実施例に限定されるものでなく、種々の小設
計変更を行うことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒を熱交換器に
担持させたことにより、熱交換器と排気ガス浄化触媒を
独立に設けた場合に比べてスペースと重量を大幅に低減
してガスタービンエンジンの小型軽量化に寄与すること
ができ、同時に熱損失の低減を図ることが可能となる。
ば、排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒を熱交換器に
担持させたことにより、熱交換器と排気ガス浄化触媒を
独立に設けた場合に比べてスペースと重量を大幅に低減
してガスタービンエンジンの小型軽量化に寄与すること
ができ、同時に熱損失の低減を図ることが可能となる。
【００３４】また本発明の第２の特徴によれば、前記熱
交換器を排気ガス入口側セグメントと排気ガス出口側セ
グメントに２分割し、その排気ガス入口側セグメントに
前記触媒を担持させたので、高温の排気ガスを触媒に作
用させて排気ガスの浄化効率を向上させることができる
だけでなく、触媒を担持した熱交換器を容易に製作する
ことが可能となり、更に触媒が劣化した場合の交換コス
トを節減することができる。
交換器を排気ガス入口側セグメントと排気ガス出口側セ
グメントに２分割し、その排気ガス入口側セグメントに
前記触媒を担持させたので、高温の排気ガスを触媒に作
用させて排気ガスの浄化効率を向上させることができる
だけでなく、触媒を担持した熱交換器を容易に製作する
ことが可能となり、更に触媒が劣化した場合の交換コス
トを節減することができる。
【００３５】また本発明の第３の特徴によれば、前記排
気ガス浄化触媒が酸化触媒、還元触媒、三元触媒の何れ
かであるため、ＮＯｘ等の有害物質を効果的に浄化する
ことができる。
気ガス浄化触媒が酸化触媒、還元触媒、三元触媒の何れ
かであるため、ＮＯｘ等の有害物質を効果的に浄化する
ことができる。
【００３６】また本発明の第４の特徴によれば、前記熱
交換器が排気ガス流路と吸入空気流路を横切って回転す
る回転蓄熱式熱交換器であるため、熱交換効率を高めて
吸入空気を効果的に加熱することができる。
交換器が排気ガス流路と吸入空気流路を横切って回転す
る回転蓄熱式熱交換器であるため、熱交換効率を高めて
吸入空気を効果的に加熱することができる。
【００３７】また本発明の第５の特徴によれば、前記熱
交換器が伝熱壁の両側に排気ガスの流路と吸入空気の流
路を並設した伝熱式熱交換器であるため、極めて軽量か
つ簡略な構造で熱交換を行うことができる。
交換器が伝熱壁の両側に排気ガスの流路と吸入空気の流
路を並設した伝熱式熱交換器であるため、極めて軽量か
つ簡略な構造で熱交換を行うことができる。
【００３８】また本発明の第６の特徴によれば、前記熱
交換器が予熱手段を有するため、ガスタービンエンジン
の始動直後の低温運転時においても、排気ガス浄化触媒
を有効に作用させてＮＯｘ等の有害成分の発生を防止す
ることができる。
交換器が予熱手段を有するため、ガスタービンエンジン
の始動直後の低温運転時においても、排気ガス浄化触媒
を有効に作用させてＮＯｘ等の有害成分の発生を防止す
ることができる。
【００３９】また本発明の第７の特徴によれば、前記排
気ガス浄化触媒が非貴金属系触媒であるため、コストの
節減と耐久性の向上が可能となる。
気ガス浄化触媒が非貴金属系触媒であるため、コストの
節減と耐久性の向上が可能となる。
【図１】本発明の第１実施例に係るガスタービンエンジ
ンの縦断面図
ンの縦断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３部拡大図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】作用を説明するグラフ
【図６】本発明の第２実施例に係る熱交換器の斜視図
【図７】図６の７−７線断面図
１３ 熱交換器 １３ａ 排気ガス入口側セグメント １３ｂ 排気ガス出口側セグメント ４４ 触媒 ４７ 波板（予熱手段） ４８ 電源（予熱手段）
Claims (7)
- 【請求項１】 高温の排気ガスと低温の吸入空気との間
で熱交換を行う熱交換器（１３）を備えたガスタービン
エンジンにおいて、 前記熱交換器（１３）の一部または全体に排気ガス浄化
触媒（４４）を担持させたことを特徴とするガスタービ
ンエンジン。 - 【請求項２】 前記熱交換器（１３）を排気ガス入口側
セグメント（１３ａ）と排気ガス出口側セグメント（１
３ｂ）に２分割し、その排気ガス入口側セグメント（１
３ａ）に排気ガス浄化触媒（４４）を担持させたことを
特徴とする、請求項１記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項３】 前記排気ガス浄化触媒（４４）が酸化触
媒、還元触媒、三元触媒の何れかであることを特徴とす
る、請求項１記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項４】 前記熱交換器（１３）が排気ガス流路と
吸入空気流路を横切って回転する回転蓄熱式熱交換器で
あることを特徴とする、請求項１記載のガスタービンエ
ンジン。 - 【請求項５】 前記熱交換器（１３）が伝熱壁の両側に
排気ガス流路と吸入空気流路を並設した伝熱式交換器で
あることを特徴とする、請求項１記載のガスタービンエ
ンジン。 - 【請求項６】 前記熱交換器（１３）が予熱手段（４
７，４８）を有することを特徴とする、請求項１記載の
ガスタービンエンジン。 - 【請求項７】 前記排気ガス浄化触媒（４４）が非貴金
属系触媒であることを特徴とする、請求項１記載のガス
タービンエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281492A JPH05256162A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | ガスタービンエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281492A JPH05256162A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | ガスタービンエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256162A true JPH05256162A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=12925318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5281492A Pending JPH05256162A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | ガスタービンエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256162A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002059467A1 (fr) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Moteur a combustion interne |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP5281492A patent/JPH05256162A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002059467A1 (fr) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Moteur a combustion interne |
| EP1361346A1 (en) * | 2001-01-26 | 2003-11-12 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| EP1361346A4 (en) * | 2001-01-26 | 2004-03-17 | Honda Motor Co Ltd | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| US7096664B2 (en) | 2001-01-26 | 2006-08-29 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
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