JPH05693Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、蓄熱体を備えたガスタービンエンジ
ンの熱交換器の構造に関し、とくに蓄熱体のシー
ル、支持および蓄熱体へのガス流入部の構造に関
する。

〔従来の技術〕

ガスタービンエンジンにおいては、排気ガスの
熱エネルギをコンプレツサからの圧縮空気に回収
し、エンジンの燃費を向上させる熱交換器が設け
られる。この熱交換器には、通常、円板状の部材
からなり、多孔のガス通路を有する蓄熱体（コ
ア）が設けられ、たとえば第５図および第６図に
示すように、蓄熱体１のほぼ半分がコンプレツサ
から燃焼器への圧縮空気通路２内に配置され、残
りの半分がタービンよりの排気ガス通路３内に配
置される。そして、たとえば毎分20回転程度の回
転速度で蓄熱体１が回転駆動され、排気ガス側で
受けた熱エネルギが圧縮空気側で放出され、熱交
換が行われる。このような熱交換器では、蓄熱体
１部からガスが洩れないよう、蓄熱体１の側面部
にシール部材４ａ，４ｂが設けられる。シール部
材４ａ，４ｂによるシールは、通常第５図および
第６図に示したように、ガスタービンエンジンの
構造上蓄熱体１の両面において非対称なシール形
状になることが多い（たとえば実開昭61−18383
号公報）。したがつて、蓄熱体１の側面において
は、部位５のようにシール部材が設けられていな
い部位がある。ただし、特公昭54−37710号公報
や特開昭53−111550号公報に示されるように、蓄
熱体の両面にシール部材を設けた構造もある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

第５図および第６図に示したような、蓄熱体１
の両側面において非対称なシール構造をとると、
以下のような問題が生じる。

つまり、蓄熱体１とシール部材間の押付け力
は、通常20〜80Kgと相当大きいため、シール部材
のない部位があると、蓄熱体１を傾ける力が作用
し、蓄熱体１が傾きながら回転するおそれがあ
る。蓄熱体１が傾くと、それを回転駆動するギヤ
部６に異常摩耗が発生したり、シールが不十分に
なつてガス洩れが発生したりするおそれがある。

また、特公昭54−37710号公報や特開昭53−
111550号公報に示される構造のように蓄熱体両面
にシール部材を設けるようにしても、シール部材
が円弧状に延びる細長い部材でありシール部材の
材質としてはカーボン等の摺動部材でそれ自身で
はあまり機械的強度を発揮できないもので構成さ
れることから、上記のような大きな押付け力を受
けるには不十分であるおそれがある。

さらに上記シール部材の問題とは別に、熱交換
効率の面からは、蓄熱体１を通過する空気又はガ
スは極力均一な速度分布をもつことが好ましい
が、上記のような非対称なシール構造や、第５図
に示したような、圧縮空気流路が曲がつた後に蓄
熱体１に空気が流入するようになつている場合に
は、流入空気あるいは流入ガスに均一な速度分布
をもたせることが困難であるという問題もある。

本考案は、上記のような問題点に着目し、熱交
換器における、蓄熱体の傾きを確実に防止し駆動
ギヤの異常摩耗やシール不良を防止するととも
に、蓄熱体への流入空気あるいは流入ガスの速度
分布を均一化して熱交換効率を高めることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本考案のガスタービンエンジン
の熱交換器は、回転駆動される円板状の蓄熱体を
備え、該蓄熱体のほぼ半分を圧縮空気通路内に、
残りの半分を排気ガス通路内に配置したガスター
ビンエンジンの熱交換器において、蓄熱体の側面
でシール部材の設けられていない部位に、蓄熱体
側面の蓄熱体外周近傍部位に沿つて円弧状に延
び、回転する蓄熱体を側方から摺動支持する支持
部材を設けるとともに、該支持部材の上流側に、
支持部材の側面に接合される多孔構造の整流板を
設けたものから成る。

蓄熱体はセラミツク等から構成され、上記支持
部材は、たとえば、カーボン、セラミツク複合材
料等から構成される。整流板は、耐熱性に優れた
高強度金属部材が好ましい。

〔作用〕

このような熱交換器においては、シール部材の
設けられていない蓄熱体側面の外周近傍部位に円
弧状（たとえば半円弧状）に延びる摺動支持部材
が設けられるので、この支持部材はシール部材を
兼ねるとともに、蓄熱体を側方から摺動支持して
蓄熱体の傾きを防止する。支持部材自身は、カー
ボン等の摺動材から構成されしかも円弧状に延び
る部材であるからそれ程機械的強度を有していな
いが、支持部材の蓄熱体と反対側の側面に機械的
強度の高い整流板が接合されているので、これら
の組立体としては相当高い強度を発揮できること
になる。したがつて、蓄熱体はこの部分で十分な
強度をもつて摺動支持され、蓄熱体の傾きが確実
に防止される。

また、整流板は多孔構造であるから、蓄熱体に
流入する空気を直前に効率よく整流することがで
き、該整流により流入空気の速度分布が均一化さ
れる。

さらに、蓄熱体は通常セラミツク等の衝撃に対
して弱い材質から構成されるので、整流板は、大
きな異物が飛んできて蓄熱体に直接当たるのを直
前で遮蔽する遮蔽板の役目も果たす。

〔実施例〕

以下に、本考案の望ましい実施例を図面を参照
して説明する。

第１図ないし第３図は、本考案の一実施例に係
るガスタービンエンジンの熱交換器を示してい
る。図において、１１はガスタービンエンジンの
熱交換器部を示しており、１２が、多孔ガス通路
を有する円板状の蓄熱体（コア）を示している。
蓄熱体１２は、その外周上に駆動ギヤ１３を有し
ており、ギヤ１３を介して適当な駆動手段（図示
略）により回転駆動される。蓄熱体１２は、その
ほぼ半分がコンプレツサから燃焼器への圧縮空気
通路１４内に、残りの半分がタービンからの排気
ガス通路１５内に配置されている。第１図におけ
る矢印は、圧縮空気の流れ、排気ガスの流れをそ
れぞれ示している。

蓄熱体１２の側面には、第５図および第６図に
示したと同様のシール部材１６，１７が設けられ
ている。シール部材１６は、リング状の部材で、
蓄熱体１２側面を全周にわたつてシールしてい
る。シール部材１７は、半円状の部材で、排気ガ
ス通路１５側だけをシールしている。シール部材
１６，１７は、それぞれ蓄熱体１２に対し摺動し
つつシールする。

シール部材の設けられていない蓄熱体１２の側
面部位、つまり蓄熱体１２の圧縮空気流入側部位
には、蓄熱体１２の側面で外周近傍部位に沿つて
半円弧状に延びる支持部材１８が設けられてい
る。支持部材１８は、この部分で蓄熱体１２を側
方から摺動支持し、蓄熱体１２との摺接によりそ
れ自身シール部材としても機能している。支持部
材１８は、本実施例ではカーボンから構成されて
いるが、セラミツク複合材料等を用いることも可
能である。

支持部材１８の蓄熱体１２と反対側側面には、
支持部材１８の全長にわたつて支持部材１８に接
合された、半円状プレートからなる整流板１９が
設けられている。整流板１９は、多数の孔２０が
穿設された多孔構造に構成されている。整流板１
９の材質としては、ステンレス等の耐熱性に優れ
た高強度金属板が好ましい。

整流板１９は、熱交換器部１１のハウジング壁
１１ａに対して強固に支持されていることが望ま
しく、たとえば第４図に示すように、整流板１９
から脚２０を延設し、該脚２０をハウジング壁１
１ａに固定するような構造が採られる。

上記のように構成された実施例装置の作用につ
いて説明する。

支持部材１８は、第５図および第６図に示した
ような従来構造では設けられていなかつた部位に
設けられ、この部分において蓄熱体１２を摺動支
持する。支持部材１８には整流板１９が接合され
ているので、摺動材からなる支持部材１８の機械
的強度がそれ程大きくなくても（ただし圧縮強度
は十分にある）、整流板１９との組合せ体として
は相当大きな強度をもつことができる。したがつ
て、蓄熱体１２からたとえば矢印Ｆで示す力が加
わつても、支持部材１８はその力Ｆに十分に耐え
ることができ、蓄熱体１２の傾きは確実に防止さ
れる。また、整流板１９の支持をハウジング壁１
１ａからとれば、一層確実に蓄熱体１２の傾きが
防止される。

また、多孔構造の整流板１９が、蓄熱体１２の
圧縮空気流入部上流側に設けられているので、第
１図に示すように湾曲通路を経た後の圧縮空気の
流れであつても、整流板１９で整流され、蓄熱体
１２に流入する圧縮空気の速度分布が均一化され
る。速度分布の均一化により、排気ガス通路１５
側で蓄熱体１２に蓄えられた熱エネルギは、圧縮
空気通路１４側で効率よく圧縮空気流中に放散さ
れ、熱交換効率が高められる。

さらに、蓄熱体１２はハニカム状構造等の多孔
通路構造でかつセラミツク等から構成されるの
で、異物が飛んできて直接当たるようなことがあ
ると破損のおそれもあるが、直前に整流板１９が
設けられているので、整流板１９は異物に対する
遮蔽板の役目もなし、蓄熱体１２が適切に保護さ
れる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案のガスタービンエ
ンジンの熱交換器によるときは、蓄熱体のシール
部材のない側面部位に、整流板により補強された
摺動支持部材を設けて蓄熱体を側方から十分な強
度をもつて支持できるようにしたので、蓄熱体の
傾きを確実に防止でき、駆動ギヤ部の異常摩耗、
ガスシール不良を防止することができるという効
果が得られる。

また、整流板により、蓄熱体への流入圧縮空気
の速度分布を均一化できるので、熱交換効率を高
めることができる。さらに、整流板が異物に対す
る遮蔽板の役目も果たすので、蓄熱体を異物から
適切に保護することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るガスタービン
エンジンの熱交換器部の断面図、第２図は第１図
の装置の蓄熱体部の斜視図、第３図は第２図の装
置の矢視に係る側面図、第４図は第２図の装置
において整流板支持の一例を示す斜視図、第５図
は従来の熱交換器部の断面図、第６図は第５図の
装置の蓄熱体部の分解斜視図、である。 １１……熱交換器、１２……蓄熱体、１３……
駆動ギヤ、１４……圧縮空気通路、１５……排気
ガス通路、１６，１７……シール部材、１８……
支持部材、１９……整流板、２０……脚。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転駆動される円板状の蓄熱体を備え、該蓄熱
   体のほぼ半分を圧縮空気通路内に、残りの半分を
   排気ガス通路内に配置したガスタービンエンジン
   の熱交換器において、前記蓄熱体の側面でシール
   部材の設けられていない部位に、蓄熱体側面の蓄
   熱体外周近傍部位に沿つて円弧状に延び、回転す
   る蓄熱体を側方から摺動支持する支持部材を設け
   るとともに、該支持部材の上流側に、支持部材の
   側面に接合される多孔構造の整流板を設けたこと
   を特徴とするガスタービンエンジンの熱交換器。