JPH06346756A - 圧力波過給機を備えたガスタービン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気の通流する低圧空気入口通路内で再循環
領域を有しない長手方向の渦流を発生させる装置を圧力
波過給機に装備することである。 【構成】 低圧空気入口通路２０内を通流する空気をガ
イドする渦流発生器９が、該低圧空気入口通路の全幅又
は全周にわたって互いに間隙をおかずに並列的に複数配
置されており、該渦流発生器の高さｈが、低圧空気入口
通路又は前記渦流発生器に配設された通路部分の通路高
さＨの少なくとも５０％であり、かつ、燃料が前記渦流
発生器９の直接作用する領域において前記低圧空気入口
通路２０内へ導入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機とガスタービン
との間に配置されていて実質的に複数のセルを有するセ
ルロータから成る圧力波過給機並びに、前記セルロータ
の外周及び両端面を包囲するケーシングとを備え、該ケ
ーシングが少なくとも１つの低圧空気入口通路を介して
前記圧縮機と連通し、また少なくとも１つの通路を介し
てガスタービンと連通しており、前記圧縮機内で調製さ
れた空気が前記低圧空気入口通路内で燃料と混合され、
次いで燃料と空気との混合気が、前記低圧空気入口通路
の端部を擦過しつつ回転する前記セルロータのセル内へ
導入されて該セル内で燃焼される形式のガスタービン装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記形式のガスタービン装置は例えば欧
州特許出願公開第０４６８０８３号明細書に基づいて公
知になっており、図１及び図２に基づいて追って後述す
る通りである。この場合、燃料（従来例では天然ガス）
は低圧空気入口通路内において、圧縮機から流れてくる
低圧空気内にインゼクタノズル列を介して噴入される。
該インゼクタノズルは、前混合通路全体にわたって均等
に分配されている。部分負荷運転の要求を満たし得るよ
うにするためには、前記インゼクタノズルは燃料分配器
として段階的に接続可能である。この運転方式は、ＮＯ
_X／ＣＯ／ＵＨＣに関する低エミッションを考慮しても
極めて重要である。

【０００３】セルロータのセル内における混合気の確実
な点火と充分な燃焼を得るために、燃料と空気との親密
な混合が必要である。良好な混和は、セル内における所
謂ホット・スポットを避けるためにも寄与し、前記ホッ
ト・スポットは殊に、不都合なＮＯ_Xの生成を惹起する
ことになる。

【０００４】例えば横方向噴射式混合器を介して燃料を
前記のように噴入することは困難である。それというの
は燃料自体が、必要とされるスカラ量の大きな分配と微
細な混合とを得るのに充分な衝撃エネルギを有していな
いからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭で述べた形式の圧力波過給機に、空気の通流す
る低圧空気入口通路内で再循環領域を有しない長手方向
の渦流を発生させる装置を装備することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、低圧空気入口通路内を通流する
空気をガイドする渦流発生器が、該低圧空気入口通路の
全幅又は全周にわたって互いに間隙をおかずに並列的に
複数配置されており、該渦流発生器の高さｈが、低圧空
気入口通路の通路高さＨ又は前記渦流発生器に配設され
た通路部分の通路高さＨの少なくとも５０％であり、か
つ、燃料が前記渦流発生器の直接作用する領域において
前記低圧空気入口通路内へ導入される点にある。

【０００７】

【作用】三次元的な渦流発生器であるところの新規な本
発明の静的な混合器を用いることによって、圧力波過給
機への入口で著しく短い混合区を得ることと同時に圧力
損失を僅かにすることが可能になる。渦流が完全に１回
旋回すると、両流体つまり空気と燃料の大まかな混合が
すでに行なわれており、また通路高さの数倍に相当する
距離を経過すると、乱流に基づいてはやくも親密な微混
合が得られることになる。

【０００８】

【実施態様とその作用】本発明の有利な実施態様の渦流
発生器は、（ａ）空気の流過自在な、流動方向に延びる
３つの面を有し、この３つの面のうち１つの面が屋根面
を、また他の２つの面が両側面を形成しており、（ｂ）
両方の側面が底辺でもって同一の通路壁と接しかつ互い
に楔角αを形成しており、（ｃ）前記屋根面が、低圧空
気入口通路に対して直角な横方向に延びる横方向縁でも
って、前記両側面の底辺の接している通路壁と同一の通
路壁に接しており、かつ（ｄ）流動方向に侵入している
前記両側面の長手方向に延びる上縁と合致する前記屋根
面の長手方向縁が、前記通路壁に対して所定の仰角θを
とって延びていることを特徴としている。

【０００９】このような構成の渦流発生器の利点は、い
かなる点から見ても構造が特に単純であることである。
空気の流過自在な３つの面、つまり３つの壁、から成る
渦流発生器は製造技術の点から見て全く問題がない。屋
根面は種々の方式で両方の側面と組合せることができ
る。また扁平な通路壁又は湾曲した通路壁への渦流発生
器の位置固定も、溶接可能な材料から成る場合には、簡
単な溶接シームによって行なうことができる。流動技術
の観点に立って見れば渦流発生器は、空気が前記３つの
面を流過する際ごく僅かな圧力損失しか示さずかつ死水
域のない渦流を発生する。更にまた本発明の渦流発生器
は、その内部を概ね中空室に形成することによって、種
々の方式又は種々の手段によって冷却することができ
る。

【００１０】渦流発生器の両側面の結合縁の高さｈと通
路高さＨとの比は、発生渦流が前記渦流発生器の直ぐ下
流側で通路全高又は、前記渦流発生器に配設された通路
部分の全高を満たすように、選ばれているのが有利であ
る。スカラ量の大きな渦流は、渦流発生器の後方（つま
り下流側）のいかなる平面においても等しい速度分布を
生ぜしめる働きを有している。

【００１１】低圧空気入口通路内を通流する空気をガイ
ドする渦流発生器を、該低圧空気入口通路の全幅にわた
って互いに間隙をおかずに並列的に複数配置することに
よって、渦流発生器の直ぐ後方においてすでに全通路横
断面が渦流によって完全に負荷される。

【００１２】渦流発生器の、楔角αを互いに形成する両
方の側面が渦流発生器の対称軸線を中心にして対称的に
配置されているのが有利である。これによって等しい旋
回の渦流が発生させられる。

【００１３】楔角αを互いに形成する両側面が、互いに
突合わさる１つの共通の結合縁を有しており、該結合縁
が、屋根面の長手方向縁と相俟って１つの尖端を形成し
ている場合には、通流横断面が障害物による不都合な影
響を受けることは殆どなくなる。

【００１４】前記結合縁が、渦流発生器の出口側の縁で
あり、かつ、前記の両側面の底辺の接している通路壁に
対して垂直に延びている場合には、伴流領域が形成され
ることがないので有利である。更にまた、１つの垂直な
結合縁は、通路壁にやはり直立している両側面に通じて
いるので、これによって渦流発生器には、最も単純な形
状、しかも製造技術的に見て最も有利な形状が付与され
る。

【００１５】本発明のその他の利点、特に渦流発生器の
配置及び燃料の導入に関連した利点は、特許請求の範囲
の請求項２以降に記載した実施態様から明らかである。

【００１６】

【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。

【００１７】作業媒体の流動方向は矢印で示されてい
る。なお種々の図面中、同一の構成要素はそれぞれ同一
符号を付して図示した。またケーシング、固定部材及び
導管通し用ブシングのような本発明にとって重要でない
機素についてはその図示を省いた。

【００１８】図１に概略的に示したガスタービン装置で
は低圧圧縮機１０１が、予圧縮された空気を低圧導管１
０２を介して圧力波過給機１０５へ供給する。低圧導管
１０２は先ず、燃料１０４の供給される前混合通路つま
り低圧空気入口通路２０内へ開口している。図２につい
て詳説するように、圧力波過給機１０５内において適当
に調圧されたガスが、高圧タービン１０７には高圧駆動
ガス導管１０６を介して、また低圧タービン１０９には
低圧駆動ガス導管１０８を介して給圧される。勿論また
低圧タービン１０９を省いた単純な形式でガスタービン
装置を構成することも可能である。このような単純な構
成は第１に、高い排ガス温度を新鮮蒸気を調製するため
に採用されるようなコンビプロセスの場合に適用され
る。

【００１９】図２には、圧力波プロセスを説明するため
にセルの半分の高さの部位で展開した圧力波過給機１０
５のセルロータ１１０の展開図が図示されている。図２
ではセルロータ１１０のうち該セルロータ１１０の回転
方向１１２に対して直角に延びる個々のセル１１１だけ
が図示されている。セルロータ１１０自体は、概略的に
図示したにすぎないケーシング１２２ａ，１２２ｂ内で
極めて小さな遊びをもって回転し、この場合ケーシング
１２２ａ，１２２ｂの両端面側は種々異なった通路２
０，２０ａ；１０６，１０６ａ；１０８，１０８ａを有
している。セルロータ１１０は、Ｕ形点火素子列１１３
Ａ，１１３Ｂ；１２１Ａ，１２１Ｂの領域において図示
した２つの燃焼ゾーンが示唆するように、直径方向で逆
向きに対称的に配置された２つのプロセス部を回転方向
１１２に通過する。従ってこの形状は、セルロータの均
等な温度分布を得るために選ばれている。プロセス部の
この対称性は、本図示例では両プロセス部の処理技術上
の構成要素を同一の符号で表しかつ単にアルファベット
のＡ，Ｂの付記により区別することによっても表示され
る。次にプロセス部の１つの周期部分を説明する。圧縮
機から到来する低圧空気は、前混合区として構成された
低圧空気入口通路２０を通流する。前記前混合区におい
て空気には燃料が添加される。燃料と空気との混合気は
次いでロータセル１１１内へ達する。ここで云うところ
の低圧空気とは、絶対圧ではなくて、ガスタービン装置
の他の圧力レベルに対比して低圧を意味するにすぎな
い。この低圧空気は前混合通路２０の前部部分を経てセ
ル１１１内へ流入する。その場合、前混合通路２０に沿
って擦過しつつ回転するセル１１１は、燃料と空気との
相応の混合気の充填量を受け取る。セル１１１の定容積
充填はケーシング１２２ａにおける前混合通路２０の閉
鎖エッジによって規定される。ケーシング１２２ａにお
ける前混合通路２０の閉鎖エッジと、ケーシング１２２
ｂにおける低圧駆動ガス導管１０８の閉鎖エッジとの間
の衝撃波は符号１１４で表されている。セル１１１内に
定容積で収容された混合気の点火は、ケーシング１２２
ａ，１２２ｂによって端面の閉鎖されたロータ１１０に
沿って行なわれ、かつ、Ｕ型点火素子列１１３Ａ，１１
３Ｂ及び（反対側では）Ｕ形点火素子列１２１Ａ，１２
１Ｂによってレリーズされ、この場合前記Ｕ形点火素子
は、セルロータ１１０の回転方向１１２に対して平行に
複数のセル１１１の橋絡を生ぜしめる。図２では例えば
５つのＵ形点火素子ｎｏ１〜ｎｏ５が図示されており、
該Ｕ形点火素子は規則的な間隔をおいてセルロータ１１
０の全幅を蔽いかつ相応数の点火段を生ぜしめる。定容
積に閉鎖されたセル内で混合気の燃焼によって発生する
駆動ガスは次のサイクル部分において高圧駆動ガス導管
１０６ａを通ってガスタービンの高圧部内へ達する（図
１参照）。燃焼によって生成された駆動ガスは別の領域
１１５ａにおいて低圧駆動ガス導管１０８ａを通流して
ガスタービンの低圧部内へ達する（図１）。該低圧部に
おいて駆動ガスは大気圧に膨張される。速度方向の変換
は、駆動ガス内で伝播する膨張波１１７ａ，１２０ａ
が、過度に高い流動速度を発生させることはないが、そ
れにも拘らず十分に強い圧力勾配を発生させることを保
証する。ケーシング１２２ａにおける低圧駆動ガス導管
１０８ａの開放エッジから膨張波はケーシング１２２ａ
における高圧駆動ガス導管１０６ａの閉鎖エッジへ伝播
し、かつ駆動ガスは圧力ｐ２から圧力ｐ１へ膨張し、次
いで低圧駆動ガス導管１０８ａを介してガスタービンの
低圧部に供給される（図１）。ケーシング１２２ｂにお
ける前混合通路２０ａの開放エッジからケーシング１２
２ａにおける低圧駆動ガス通路１０８ａの閉鎖エッジへ
延びる媒体境界１１６ａは、この場合セルロータ１１０
の全幅にわたっており、この媒体境界１１６ａに膨張波
が交叉することはない。このことは取りも直さず、駆動
ガスが完全にセル１１１から押出されて流出させられる
ことを意味している。次いで、前述のように擦過回転す
るセル１１１に前混合通路２０ａを介して燃料と空気と
の混合気が充填されることによって新たなサイクルが始
まる。従ってセル１１１はそれ自体、定容積によって特
徴づけられた「燃焼室」であり、該燃焼室は、最大負荷
時に該燃焼室内で発生した駆動ガスがガスタービンの高
圧部の入口における羽根段の許容限界温度に丁度達する
よう設計されねばならない。高圧部の後方で、部分的に
膨張されかつ部分的に冷却された駆動ガスには、場合に
よってはより高熱の、圧力ｐを有する駆動ガスが、低圧
駆動ガス導管１０８，１０８ａから添加され、しかも、
昇熱された駆動ガス混合気がやはりガスタービンの低圧
部の第１段の限界温度に丁度達するように添加される
（図１）。

【００２０】以上述べた点に関する限りでは、圧力波過
給機を備えたガスタービン装置は例えば、冒頭で述べた
欧州特許出願公開第０４６８０８３号明細書に基づいて
公知である。圧力波過給機への新規な混合装置の組込み
に関する説明に先立って、先ず本発明の作用にとって重
要な渦流発生器を説明する。

【００２１】図３乃至図５では、太い矢印でシンボル化
された主流の通流する本来の通路の図示は省かれてい
る。図３乃至図５に示したように渦流発生器９，９ａは
実質的に、流体の自由に流過する三角形状の３つの面、
すなわち１つの屋根面１０と２つの側面１１，１３とか
ら成っている。これら３つの面の長手方向は所定の角度
で流動方向に延在している。

【００２２】全ての図示例において両側面１１，１３は
通路壁２１上に直立しているが、この直立配置は不可欠
という訳ではない。直角三角形から成る両側壁は、長手
方向の底辺でもって前記通路壁２１上に、殊に有利には
気密に固定されている。両側壁は、その高さ辺のところ
で、矢印で示したように楔角αを形成して突合わさるよ
うに方位づけられている。この突合せ部はシャープな結
合縁１６として構成されており、かつ、両側面と結合さ
れた通路壁２１に対してやはり直立している。楔角αを
互いに形成する両側面１１，１３は形状、大きさ及び方
位の点で対称的であり、各渦流発生器の対称軸線１７
（図６のｂ及び図７のｂ参照）の両側に配置されてい
る。前記対称軸線１７は通路軸線と同一の方向である。

【００２３】屋根面１０は、流体の通流する通路に対し
て直角な横方向に延びていて著しく鋭角的にシャープに
形成された横方向縁１５でもって、側面１１，１３の接
しているのと同じ通路壁２１に接している。屋根面１０
の長手方向の斜辺縁１２，１４は、流動通路内に侵入し
ている両側面１１，１３の長手方向の斜辺と整合してい
る。屋根面１０は通路壁２１に対して仰角θを成して延
びている。前記両斜辺縁１２，１４は結合縁１６と相俟
って尖端１８を形成している。

【００２４】また渦流発生器に底面を設け、該底面によ
って該渦流発生器を適当な形式で通路壁２１に固定して
おくことも勿論可能である。但し、このような底面は渦
流発生器の作用・効果には何の関係もない。

【００２５】図３では両側面１１，１３の結合縁１６は
渦流発生器の下流側エッジを形成している。従って、流
体の通流する通路に対して直角な横方向に延びる屋根面
１０の横方向縁１５は、通路流によって最初に負荷され
るエッジである。

【００２６】渦流発生器９の作用態様は次の通りであ
る。すなわち：両斜辺縁１２，１４を超えて流れる際に
主流は１対の逆向きの渦流に変換される。両渦流の渦軸
線は主流の軸線内に位置している。両渦流の回転方向が
結合縁の領域では上向するような、旋回に対して中立の
流動パターンが形成される。渦崩壊が所望される限り、
該渦崩壊の位置と渦流旋回数とは、仰角θ及び楔角αを
それ相応に選択することによって決定される。両角度の
増大に伴って渦強さ又は旋回数も増大しかつ渦崩壊の位
置は渦流発生器自体の作用領域にまで上流側へ移動す
る。適用に応じて前記の仰角θ及び楔角αは、構造上の
条件とプロセス自体とによって規定されている。その場
合なお結合縁１６の高さｈ（図６のａ参照）だけを適合
させる必要がある。

【００２７】流体の通流する前混合通路を符号２０で示
した図６のａ及びｂから判るように、渦流発生器は通路
高さＨに対して異なった高さを有することができる。概
して結合縁１６の高さｈは、発生した渦流が渦流発生器
の直ぐ下流側ではすでに通路高さＨ全体を満たすような
大きさに達し、ひいては負荷横断面内に均等な速度分布
を生ぜしめるように通路高さＨと調和される。また、選
択すべき比ｈ／Ｈに対して影響を及ぼしうる別のファク
タは渦流発生器に沿って流れる際に発生する圧力降下で
ある。前記の比ｈ／Ｈが大きくなるに伴って圧力損失係
数も高まるのは勿論のことである。

【００２８】図４には、図３の渦流発生器９の構造をベ
ースとする所謂「半割渦流発生器」９ａが示されてお
り、この場合は、両側面１１，１３のうちの一方の側面
１１が楔角α／２を形成しているにすぎない。他方の側
面１３は真直ぐに流動方向に方位づけられている。対照
的な渦流発生器９とは異なって、この場合は一方の側面
１１においてだけ渦流が発生される。従って渦流発生器
の下流側には、渦流に対して中立のフィールドは存在せ
ず、渦流発生器９ａが単独で位置している限り、流れに
は旋回運動が強制される。

【００２９】図３とは逆に図５では渦流発生器９のシャ
ープな結合縁１６が、通路流によって最初に負荷される
部位を占めている。要するに該渦流発生器９は、図３に
示した渦流発生器に対して１８０°回動されている。図
面から判るように、互いに逆向きに旋回する両渦流は、
その旋回方向を図３の渦流旋回方向とは逆向きに変化し
ている。

【００３０】図６から判るように、通路２０の全幅にわ
たって複数の、図示例では３つの、渦流発生器９が、相
互間隙をおかずに並列に配置されている。この場合の通
路２０は長方形の横断面形状を有しているが、このこと
は発明にとって重要なことではない。

【００３１】完全な２つの渦流発生器９（図３）と、該
渦流発生器の夫々外側に接している２つの半割渦流発生
器９ａ（図４）とから成る実施態様が図７に図示されて
いる。通路高さＨ及び屋根面１０の仰角θは図６の場合
に等しいが、図７の渦流発生器９，９ａは結合縁ｈがよ
り丈高になっている点で異なっている。仰角θが等しく
結合縁高さｈが大きくなっていることによって必然的に
渦流発生器の長さＬは大きくなり、従って又、同じピッ
チの故に楔角αは小さくなる。図６の場合に対比して発
生渦流の旋回強さは小さくなるが、該発生渦流は、より
短い区間内で通路横断面を完全に満たすことになる。例
えば流れを安定化するために図６及び図７の場合に共に
渦崩壊が意図されている場合には、図７に示した渦流発
生器におけるこの渦崩壊は、図６に示した渦流発生器に
おける渦崩壊時点よりも遅い時点に行なわれる。

【００３２】図６及び図７に示した通路２０は長方形横
断面の低圧空気入口通路を表している。なお念のために
もう一度付記しておくが、通流通路の断面形状は本発明
の作用にとって重要なことではない。図示の長方形の代
わりに前記通路はリングセグメントであってもよく、つ
まり通路壁２１ａ，２１ｂは湾曲されていてもよい。こ
のような場合には両側面が通路壁に直立しているという
前記事項が相対的な問題であるのは勿論である。この場
合決定的なことは、渦流発生器の対称軸線１７上に位置
している結合縁１６が相応の通路壁上に直立している点
である。従って通路壁がリング状の場合には結合縁１６
は半径方向に方位づけられていることになる。

【００３３】すでに説明した図６及び図７では、渦流発
生器９，９ａによって２つの流れが互いに混合される。
燃焼空気の形の主流は矢印の方向で横方向縁１５を負荷
する。燃料の形の二次流は、主流よりも著しく小さな質
量流を有しかつ渦流発生器の直後の領域で主流に導入さ
れる。

【００３４】図６では、前記二次流は通路壁２１ａにノ
ズル状に設けられた複数の壁孔２２ａを介して噴入され
る。前記通路壁２１ａは、渦流発生器が配置されている
壁である。壁孔２２ａは、各渦流発生器の結合縁１６の
下流側の後方で各渦流発生器の対称軸線１７上に位置し
ている。このように形成すれば燃料は、すでに存在して
いるスカラ量の大きな渦流内へ送入される。

【００３５】図７には、燃料がやはり壁孔２２ｂを介し
て噴入される低圧入口通路の実施態様が図示されてい
る。前記壁孔は渦流発生器の下流側で、該渦流発生器が
配置されていない通路壁２１ｂ、要するに通路壁２１ａ
に対向した方の通路壁に位置している。壁孔２２ｂは、
図７のｂから判るように、その都度隣合った渦流発生器
の２つの結合縁１６間の丁度中央に設けられている。こ
うして燃料は、図６に示した実施態様の場合と同様の方
式で渦流内へ到達する。但し図７の実施態様が図６の実
施態様と異なっている点は、燃料が、同一の渦流発生器
によって発生された渦流対の渦流内へ混入されるのでは
なくて、２つの隣合った渦流発生器の夫々１つの渦流内
へ混入されることである。但し隣合った渦流発生器は間
隙をおかずに配置されておりかつ渦流対を同一の旋回方
向で発生させるので、図６及び図７に示した両実施態様
における噴入効果は等しい。

【００３６】前混合区を低圧空気入口通路２０の一部分
として構成した実施例を示す図８及び図９では、長方形
横断面の通路内に、全部で４つの完全な渦流発生器９と
全部で４つの半割渦流発生器９ａが通路全幅にわたって
配置されている。但しこの場合は、図７に示した実施態
様とは異なって、渦流発生器の底面が１対ずつ接触して
いる。また個々の各渦流発生器の高さは、通路高さの半
分に相当しているので、底面で相接している夫々２つの
渦流発生器が通路の全高を塞ぐことになる。更に図７の
実施態様とは異なって本実施態様では各結合縁１６が先
ず通路流によって負荷される。この渦流発生器は、図７
に対比して１８０°回動されている。逆向きに旋回する
両渦流はその旋回方向を変じている。渦流は渦流発生器
の屋根面上に沿って旋回する。この解決手段は、渦流発
生器の上流側で該渦流発生器の結合縁の領域に開口を有
する中央の燃料ランス２４を組込むために適している。
前記結合縁に対して燃料ランス２４の噴射ノズルは渦流
発生器のピッチの１／２分ずつずらされている。これに
よって燃料は、２つの隣合った渦流発生器から対称軸線
内で通路壁へ向かって上昇する渦流内へ直接到達する。

【００３７】噴入された燃料は、渦流によって連行され
て空気と混合される。燃料は渦流の螺旋状の経過に追従
して、該渦流の下流側で通路空間内に均等に微分配され
る。これによって、従来のように非渦流内へ燃料を半径
方向に噴入させる場合に、燃料ジェット流が対向通路壁
に衝突して所謂「ホット・スポット」を形成する危険は
低下される。

【００３８】主たる混合プロセスが渦流内において行な
われかつ燃料の噴入衝撃に対して余り敏感ではないの
で、燃料噴射はフレキシブルに維持され、その他の限界
条件に適応することができる。例えば全負荷範囲におい
て同じ噴入衝撃が維持される。渦流発生器の幾何学的形
状によって混合が決定され、かつ機械の負荷状態によっ
て、例えばガスタービンの出力によって決定されるので
はないので、このように構成されて燃焼室として使用さ
れる圧力波過給機は部分負荷条件においても最適であ
る。

【００３９】本発明は図示の実施例に限定されるもので
はない。例えば渦流発生器の配置に関しては、本発明の
思想を逸脱しない範囲で多数のコンビネーションが可能
である。また主流内への二次流の導入も多種多様の方式
で行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧力波過給機を備えたガスタービン装置の概略
構成図である。

【図２】圧力波過給機における圧力波プロセスの概略経
過図である。

【図３】渦流発生器の斜視図である。

【図４】図３に示した渦流発生器の変化実施態様の斜視
図である。

【図５】図３に示した渦流発生器の更に異なった変化実
施態様の斜視図である。

【図６】通路内に配置された渦流発生器群の縦断面図
（ａ）、平面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。

【図７】燃料案内路の変化態様と共に示した通路内に配
置された渦流発生器群の変化実施態様の縦断面図
（ａ）、平面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。

【図８】低圧空気入口通路の縦断面図である。

【図９】低圧空気入口通路の正面図である。

【符号の説明】

９，９ａ 渦流発生器、 １０ 屋根面、 １１
側面、 １２ 斜辺縁、 １３ 側面、 １４
斜辺縁、 １５ 横方向縁、 １６ 結合縁、
１７ 対称軸線、 １８ 尖端、 ２０，２０ａ
前混合通路又は低圧空気入口通路、 ２１ａ，２１ｂ
通路壁、 ２２ａ，２２ｂ 壁孔、 ２４ 燃
料ランス、 １０１ 低圧圧縮機、 １０２ 低圧
導管、１０４ 燃料、 １０５ 圧力波過給機、
１０６，１０６ａ 高圧駆動ガス導管又は通路、 １
０７ 高圧タービン、 １０８，１０８ａ 低圧駆
動ガス導管又は通路、 １０９ 低圧タービン、 １
１０ セルロータ、１１１ セル、 １１２ セ
ルロータの回転方向を示す矢印、 １１３Ａ，１１３Ｂ
Ｕ形点火素子、 １１４，１１４ａ 衝撃波、
１１５，１１５ａ 低圧駆動ガス導管前の領域、 １
１６，１１６ａ 媒体境界、 １１７，１１７ａ，１
２０，１２０ａ 膨張波、 １２１Ａ，１２１Ｂ
Ｕ形点火素子、 １２２ａ，１２２ｂ ケーシング、
ｎｏ１，ｎｏ２，ｎｏ３，ｎｏ４，ｎｏ５ 個々の
点火段、 ｐ１，ｐ２ 圧力、 α 楔角、 θ仰
角、 ｈ 結合縁の高さ、 Ｈ 通路高さ、 Ｌ
渦流発生器の長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレデリック ヴァルラーヴェン スイス国 ニーダーローアドルフ ツヴァ イアーシュトラーセ ８

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１０１）とガスタービン（１０
   ７，１０９）との間に配置されていて実質的に複数のセ
   ル（１１１）を有するセルロータ（１１０）から成る圧
   力波過給機（１０５）並びに、前記セルロータ（１１
   ０）の外周及び両端面を包囲するケーシング（１２２
   ａ，１２２ｂ）とを備え、該ケーシングが少なくとも１
   つの低圧空気入口通路（２０，２０ａ）を介して前記圧
   縮機（１０１）と連通し、また少なくとも１つの通路
   （１０６，１０６ａ；１０８，１０８ａ）を介してガス
   タービン（１０７，１０９）と連通しており、前記圧縮
   機（１）内で調製された空気が前記低圧空気入口通路内
   で燃料（１０４）と混合され、次いで燃料と空気との混
   合気が、前記低圧空気入口通路の端部を擦過しつつ回転
   する前記セルロータのセル（１１１）内へ導入されて該
   セル内で燃焼される形式のガスタービン装置において、
   低圧空気入口通路（２０，２０ａ）内を通流する空気を
   ガイドする渦流発生器（９）が、該低圧空気入口通路の
   全幅又は全周にわたって互いに間隙をおかずに並列的に
   複数配置されており、該渦流発生器の高さ（ｈ）が、低
   圧空気入口通路の通路高さ（Ｈ）又は前記渦流発生器に
   配設された通路部分の通路高さ（Ｈ）の少なくとも５０
   ％であり、かつ、燃料が前記渦流発生器（９）の直接作
   用する領域において前記低圧空気入口通路（２０，２０
   ａ）内へ導入されることを特徴とする、圧力波過給機を
   備えたガスタービン装置。
2. 【請求項２】 渦流発生器（９）が、空気の流過自在
   な、流動方向に延びる３つの面を有し、この３つの面の
   うち１つの面が屋根面（１０）を、また他の２つの面が
   両側面（１１，１３）を形成しており、両方の側面（１
   １，１３）が底辺でもって同一の通路壁（２１）と接し
   かつ互いに楔角（α，α／２）を形成しており、前記屋
   根面（１０）が、低圧空気入口通路（２０）に対して直
   角な横方向に延びる横方向縁（１５）でもって、前記両
   側面（１１，１３）の底辺の接している通路壁と同一の
   通路壁（２１）に接しており、かつ、流動方向に侵入し
   ている前記両側面（１１，１３）の長手方向に延びる上
   縁と合致する前記屋根面（１０）の長手方向縁（１２，
   １４）が、前記通路壁（２１）に対して所定の仰角
   （θ）をとって延びている、請求項１記載のガスタービ
   ン装置。
3. 【請求項３】 渦流発生器（９，９ａ）の高さ（ｈ）と
   通路高さ（Ｈ）との比は、発生渦流が前記渦流発生器の
   直ぐ下流側で通路全高又は、前記渦流発生器に配設され
   た通路部分の全高を満たすように、選ばれている、請求
   項２記載のガスタービン装置。
4. 【請求項４】 渦流発生器（９）の、楔角（α）を互い
   に形成する両方の側面（１１，１３）が各渦流発生器の
   対称軸線（１７）を中心にして対称的に配置されてい
   る、請求項２記載のガスタービン装置。
5. 【請求項５】 渦流発生器（９ａ）の両側面のうちの一
   方の側面だけが楔角（α／２）を有しているのに対し
   て、他方の側面は、流動方向に真直ぐに整合されてい
   る、請求項２記載のガスタービン装置。
6. 【請求項６】 楔角（α）を互いに形成する両側面（１
   １，１３）が互いに突合わさる１つの共通の結合縁（１
   ６）を有しており、該結合縁が、屋根面（１０）の長手
   方向縁（１２，１４）と相俟って１つの尖端（１８）を
   形成し、かつ前記結合縁（１６）が、前記の両側面（１
   １，１３）の底辺の接している通路壁（２１）に対して
   垂直に延びている、請求項２記載のガスタービン装置。
7. 【請求項７】 結合縁（１６）及び／又は屋根面（１
   ０）の長手方向縁（１２，１４）が少なくともほぼ鋭角
   的にシャープに構成されている、請求項６記載のガスタ
   ービン装置。
8. 【請求項８】 各渦流発生器(９)の対称軸線（１７）が
   通路軸線に対して平行に延びており、しかも両側面（１
   １，１３）の結合縁（１６）が、先ず最初に空気によっ
   て負荷される縁であり、かつ、空気の通流する低圧空気
   入口通路（２０）に対して直角な横方向に延びる屋根面
   （１０）の横方向縁（１５）が前記渦流発生器の下流側
   の縁を形成している、請求項５記載のガスタービン装
   置。
9. 【請求項９】 燃料を噴入させる中央の燃料ランス（２
   ４）の開口が、互いに並列的に配置された複数の渦流発
   生器（９，９ａ）の上流側の結合縁（１６）の平面内に
   位置している、請求項１記載のガスタービン装置。