JPH066206Y2 - ガスタービンエンジン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、ガスタービンエンジン、詳しくは、遠心圧
縮機、燃焼器およびタービンを１つのエンジンハウジン
グ内に配置してなるガスタービンエンジンの放熱ロスの
低減構造に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は従来のガスタービンエンジンの一例の概要を示
す一部破断斜視図を示す。同図において、２１は遠心圧
縮機、２２は燃焼器、２３は軸流タービンで、動翼２３
Ａと静翼２３Ｂとからなり、上記燃焼器２２から送出さ
れる高温燃焼ガスＧを通路２４を経て導くことにより作
動し、出力軸２５に回転力を与える。

２６は熱交換器で、上記遠心圧縮機２１により圧縮され
た高圧空気Ａ１がコレクタ２７を介して供給される一
方、上記軸流タービン２３を通過後の排ガスＦが上記高
圧空気Ａ１に対して直交する方向から供給されて、両者
Ａ１、Ｆの熱交換をおこなう。

上記燃焼器２２は上記熱交換器２６での熱交換により高
温化された高圧空気Ａ２および燃料ノズル２８より供給
される燃料を混合し燃焼する。

上記した各構成要素、すなわち、遠心圧縮機２１、燃焼
器２２、軸流タービン２３、熱交換器２６を１つのエン
ジンハウジング２９内に収納配置している。

［考案が解決しようとする課題］ この種のガスタービンエンジンにおいては、タービンの
高効率化を達成する上で、外部への放熱ロスをできるだ
け低減させることが望まれる。

ところが、上記の従来構造のガスタービンエンジンにお
いては、エンジンハウジング２９の全体がそれの耐熱性
や強度の面を考慮して、ステンレスなどの金属板の板金
加工により構成されていたので、熱伝導、対流等の流体
を介した放熱ロスが多い。特に、燃焼器２２の外殻ハウ
ジング部分は、内部に熱交換器２６から高温の空気が供
給されるだけでなく、燃焼にともない多大な輻射熱の影
響を受けて、過熱され赤熱化される。そのため、燃焼器
２２の外殻ハウジング部分と外気との温度差が他のハウ
ジング部分での温度差にくらべて、かなり大きくなり、
この温度差に比例して放熱ロスも増大し、ガスタービン
エンジンの効率の面で好ましいものでなかった。

この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、簡単な構
造改良によりエンジンハウジング、特に燃焼器の外殻ハ
ウジング部分からの放熱ロスを低減して、タービン効率
の向上を実現することができるガスタービンエンジンを
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この考案に係るガスタービ
ンエンジンは、エンジンハウジングのうち少なくとも燃
焼器の外殻ハウジングを内外二重壁に中空構造とし、そ
の中空部を真空に構成したものである。

［作用］ この考案によれば、エンジンハウジングのうち少なくと
も最も高温化されやすい燃焼器の外殻ハウジングを内外
二重壁で真空の中空構造とすることにより、この燃焼器
の外殻ハウジング部における外気への放熱は、その内壁
から外壁に伝わる輻射による損失のみにとどめることが
できるから、外気との温度差を小さくし、放熱ロスの低
減を図ることができる。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。

第１図はこの考案に係る再生式ガスタービンエンジンの
一部切欠き側面図であり、同図において、１は遠心圧縮
機で、その出口にデイフューザ１Ａが設けられている。
エンジンハウジングはインレットハウジング１０、中間
ハウジング１１およびメインハウジング９とからなり、
上記遠心圧縮機１はインレットハウジング１０と中間ハ
ウジング１１に収納されており、また上記メインハウジ
ング９は内外壁９Ａ、９Ｂの２重構造で、その内外壁９
Ａ、９Ｂ間に上記遠心圧縮機１により圧縮された低温の
高圧空気Ａ１の通路７を形成している。

２は単筒缶形の燃焼器で、第２図に示すように、ほぼ径
方向に突出させてメインハウジング９に装着されてお
り、その内筒２Ａの下端が後述するスクロール１２に連
結されているとともに、外殻ハウジング２Ｂがメインハ
ウジング９の内壁９Ａとスクロール１２との間に形成さ
れた環状の通路４に接続されている。この燃焼器２にお
ける外殻ハウジング２Ｂは、第３図に明示したように、
内外二重壁２ｂ，２ｂ１の中空構造とし、その中空部２
ｂ２を真空にしている。また、この燃焼器２は燃料ノズ
ル８、スワラ１４を備えている。

３Ａ、３Ｂは軸方向に沿って前後２段に配設された軸流
タービンで、これら各タービン３Ａ、３Ｂは軸方向の前
部にはそれぞれタービンノズル１３Ａ、１３Ｂが配設さ
れており、前段の軸流タービン３Ａが軸１５を介して上
記遠心圧縮機１と一体回転可能に構成されているととも
に、後段の軸流タービン３Ｂに出力軸５が直結されてい
る。

１２はスクロールで、上記メインハウジング９の内壁９
Ａよりもさらに内側に配置されており、上記燃焼器２か
ら送出される高温燃焼ガスＧを内部で旋回させながら前
段のタービンノズル１３Ａを経て前段のタービン３Ａに
導くとともに、この前段のタービン３Ａを経た燃焼ガス
Ｇを後段のタービンノズル１３Ｂを経て後段のタービン
３Ｂに導くように構成している。

６は熱交換器で、上記遠心圧縮機１で圧縮されデイフュ
ーザ１Ａから送出される低温の高圧空気Ａ１が上記通路
７を経て供給される一方、上記後段のタービン３Ｂを通
過後の排ガスＦが上記低温高圧空気Ａ１に対して直交す
る方向から供給されて、両者Ａ１、Ｆの熱交換をおこな
う。この熱交換器６を通過後の高温空気Ａ２は上記環状
の通路４を経て上記燃焼器２の外殻ハウジング２Ｂ内に
送給されるように構成されている。

上記構成のガスタービンエンジンにおいては、遠心圧縮
機１により圧縮された低温の高圧空気Ａ１が通路７を経
て熱交換器６に供給されるとともに、この熱交換器６で
の排ガスＦとの熱交換により高温化された高温空気Ａ２
が上記通路７よりも内側の環状通路４を経て燃焼器２に
供給されることになる。このように、エンジンハウジン
グをメインハウジング９の内外壁９Ａ、９Ｂとスクロー
ル１２とにより３重構造とし、エンジンハウジングの最
も外側を、低温高圧空気Ａ１の流動用の通路７としたの
で、熱交換後の高温空気Ａ２の流動層が低温高圧空気Ａ
１の流動層で覆われた状態となる。したがって、外気と
エンジンハウジングの最外面との温度差が小さくなり、
それだけ放熱ロスの低減を図れる。

特に、熱交換器６で排ガスＦとの熱交換によって高温化
された高温空気Ａ２が供給されることと、燃焼にともな
って多大に輻射熱の影響を受けることとにより、他のエ
ンジンハウジング部にくらべて、最も過熱されやすい燃
焼器２における外殻ハウジング２Ｂが内外二重壁２ｂ，
２ｂ１で真空の中空構造とされているので、熱伝導、対
流による放熱を十分に抑制し、内壁２ｂから外壁２ｂ１
へ伝わる輻射による熱損失のみが外気への放熱ロスとな
る。それゆえに、従来では最も大きかった燃焼器２にお
ける外殻ハウジング２Ｂの外壁２ｂ１と外気との温度差
を小さくし、ガスタービンエンジン全体の放熱ロスを大
幅に低減することができる。

なお、上記実施例では、燃焼器２の外殻ハウジング２Ｂ
のみを内外二重壁２ｂ，２ｂ１で真空の中空構造とした
が、メインハウジング９の外壁９Ｂも同様な真空中空構
造としてもよい。

［考案の効果］ 以上のように、この考案によれば、エンジンハウジング
のうち最も高温化されやすくて放熱ロスの大半の発生部
位となっている少なくとも燃焼器の外殻ハウジングを内
外二重壁の真空中空構造とすることにより、この外殻ハ
ウジング部での熱伝導や対流による放熱ロスを抑え、内
壁から外壁への輻射による熱損失のみにとどめることが
できる。したがって、二重壁の真空中空構造にするとい
った簡単な構造改良により、ガスタービンエンジン全体
の小型化を保ちながら、エンジンハウジングからの放熱
ロスを低減し、ガスタービンエンジンの効率の向上を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す一部切欠き側面図、
第２図は要部の縦断正面図、第３図は第２図のＡ部にお
ける拡大図、第４図は従来のガスタービンエンジンの一
例の概要を示す一部破断斜視図である。 １…遠心圧縮機、２…燃焼器、２Ｂ…外殻ハウジング、
２ｂ，２ｂ１…内外二重壁、２ｂ２…中空部、３Ａ，３
Ｂ…タービン、６…熱交換器、９…メインハウジング
（エンジンハウジング）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】遠心圧縮機と、この遠心圧縮機により圧縮
   された高圧空気および燃料を供給して燃焼する燃焼器
   と、この燃焼器から送出される高温高圧燃焼ガスを導く
   ことにより作動するタービンとを１つのエンジンハウジ
   ング内に配置し、上記タービン通過後の排ガスと上記高
   圧空気とを熱交換する熱交換器を備えたガスタービンエ
   ンジンにおいて、上記エンジンハウジングのうち少なく
   とも燃焼器の外殻ハウジングを内外二重壁の中空構造と
   し、その中空部を真空に構成したことを特徴とするガス
   タービンエンジン。