JPH07208106A - タービン - Google Patents
タービンInfo
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- JPH07208106A JPH07208106A JP6038998A JP3899894A JPH07208106A JP H07208106 A JPH07208106 A JP H07208106A JP 6038998 A JP6038998 A JP 6038998A JP 3899894 A JP3899894 A JP 3899894A JP H07208106 A JPH07208106 A JP H07208106A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/10—Heating, e.g. warming-up before starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/36—Open cycles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/003—Gas-turbine plants with heaters between turbine stages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本願のタービンは、燃焼器２より出た作動ガ
ス１７を静翼内部通路４３を通して、２３の方向に流動
させてタービン流入口２５に送りタービンを回転させる
ことを特徴とする。又この途中で作動ガスを加熱しても
よい。又外燃式タービンの場合は静翼内部通路に加熱ガ
スを通してもよい。又静翼内部通路４３を通過した作動
ガスを再燃器で加熱してタービンに送ってもよい。 【効果】 静翼内部通路を高温高圧の作動ガスが通過す
ることにより静翼表面が熱せられ、静翼間を通る作動ガ
ス温度が下がらないで等温膨脹に近い膨脹をすることに
よりタービンの出力を増大することができる。
ス１７を静翼内部通路４３を通して、２３の方向に流動
させてタービン流入口２５に送りタービンを回転させる
ことを特徴とする。又この途中で作動ガスを加熱しても
よい。又外燃式タービンの場合は静翼内部通路に加熱ガ
スを通してもよい。又静翼内部通路４３を通過した作動
ガスを再燃器で加熱してタービンに送ってもよい。 【効果】 静翼内部通路を高温高圧の作動ガスが通過す
ることにより静翼表面が熱せられ、静翼間を通る作動ガ
ス温度が下がらないで等温膨脹に近い膨脹をすることに
よりタービンの出力を増大することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば火力発電所などに
使用される発電用タービンに関するものである。
使用される発電用タービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば火力発電用のタービンの場
合は、図１に示す様に軸流圧縮機１の入口４より入った
空気を圧縮して１２の入口から燃焼器２に送り、別に燃
焼器２には１１の入口より燃料を注入して燃焼器２内で
燃焼させて出来た作動ガスをノズル１７より静翼１５′
１５を介して動翼１６に作動させてタービンローター８
を回転させている。図２では従来の発電用タービンのシ
ステム図で、作動ガスは入口５より圧縮機１に入り高圧
となって通路１８入口１２より燃焼器２に入り、燃料は
入口１１より入る。燃焼ガスとなった作動ガスは高温高
圧となりノズル１７よりタービン３に入りローター軸８
を回転して１０の負荷を駆動し、作動ガスは排出口６よ
り排出される。静翼はガスの圧力エネルギーを速度エネ
ルギーに変換し、動翼はガス速度エネルギーをタービン
ローターの回転運動エネルギーに変換し、この運動エネ
ルギーは負荷１０により電気エネルギーに変換されてい
る。このとき静翼内で作動ガスによる仕事エネルギーは
図８に示すＡＢＣＤの面積で表される。Ｂは燃焼器に入
る前の空気の状態、Ｃは燃焼器から静翼に入るときの状
態、Ｄは静翼を出たときの状態であり、ＡＢＣＤの面積
に比敵する仕事が作動ガスの速度エネルギーに変換して
いると考えられるのである。図７は作動流体を加熱流体
により加熱器で加熱してタービンを回転する外燃式と言
われる従来のタービンの一例をシステム図で示したもの
である。この場合も作動流体の仕事エネルギーは８図に
示すＡＢＣＤの面積で表される。
合は、図１に示す様に軸流圧縮機１の入口４より入った
空気を圧縮して１２の入口から燃焼器２に送り、別に燃
焼器２には１１の入口より燃料を注入して燃焼器２内で
燃焼させて出来た作動ガスをノズル１７より静翼１５′
１５を介して動翼１６に作動させてタービンローター８
を回転させている。図２では従来の発電用タービンのシ
ステム図で、作動ガスは入口５より圧縮機１に入り高圧
となって通路１８入口１２より燃焼器２に入り、燃料は
入口１１より入る。燃焼ガスとなった作動ガスは高温高
圧となりノズル１７よりタービン３に入りローター軸８
を回転して１０の負荷を駆動し、作動ガスは排出口６よ
り排出される。静翼はガスの圧力エネルギーを速度エネ
ルギーに変換し、動翼はガス速度エネルギーをタービン
ローターの回転運動エネルギーに変換し、この運動エネ
ルギーは負荷１０により電気エネルギーに変換されてい
る。このとき静翼内で作動ガスによる仕事エネルギーは
図８に示すＡＢＣＤの面積で表される。Ｂは燃焼器に入
る前の空気の状態、Ｃは燃焼器から静翼に入るときの状
態、Ｄは静翼を出たときの状態であり、ＡＢＣＤの面積
に比敵する仕事が作動ガスの速度エネルギーに変換して
いると考えられるのである。図７は作動流体を加熱流体
により加熱器で加熱してタービンを回転する外燃式と言
われる従来のタービンの一例をシステム図で示したもの
である。この場合も作動流体の仕事エネルギーは８図に
示すＡＢＣＤの面積で表される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のＡＢＣＤの面積
を大きくして、負荷による電気エネルギーを大きくとり
出すためには今までＢＣの長さを大きくする方法が採用
されていた。即ち燃焼器によりＣの温度をＢの温度と比
較して大きくすることである。大きくすることにより比
体積を増加できる。そのためタービンの材料に耐熱材料
が開発されて、Ｃの温度が上昇した。現在はＢの温度が
常温約３００゜Ｋ（２７℃）とすると、Ｂの温度は、１
６００゜Ｋぐらいまで可能となっているが、これ以上上
げようとすると容易でないことがわかる。
を大きくして、負荷による電気エネルギーを大きくとり
出すためには今までＢＣの長さを大きくする方法が採用
されていた。即ち燃焼器によりＣの温度をＢの温度と比
較して大きくすることである。大きくすることにより比
体積を増加できる。そのためタービンの材料に耐熱材料
が開発されて、Ｃの温度が上昇した。現在はＢの温度が
常温約３００゜Ｋ（２７℃）とすると、Ｂの温度は、１
６００゜Ｋぐらいまで可能となっているが、これ以上上
げようとすると容易でないことがわかる。
【０００４】本発明は温度上昇によらず同じＣの状態か
ら膨脹過程ＣＤを改善することによりＣＤ″で膨脹を行
わせることによりＣ点の温度を上げず面積を大きくする
ことにより能率のよい発電が行なえるタービンを提供す
ること。
ら膨脹過程ＣＤを改善することによりＣＤ″で膨脹を行
わせることによりＣ点の温度を上げず面積を大きくする
ことにより能率のよい発電が行なえるタービンを提供す
ること。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では次のようなタービンを採用した。すなわ
ち請求項１記載のタービンでは図３に示す様に燃焼器２
より流出した高温高圧の作動ガスをノズル２４より収集
管１９に導き、１９の収集管より静翼に装置された流入
口２１、内部通路２０、流出口２２を経て次の収集管１
９に入り、再び次の静翼の内部通路に入る。最後に第一
静翼１５′の内部を通って収集管１９′に入った作動ガ
スはタービン入口２５より第一静翼１５′の間を通り加
速されて、第一動翼１６′に入り、次々に静翼、動翼の
間を通ってタービンローターを回転させることを特徴と
している。内部通路２０は図４に示す様に静翼の内部通
路流入口２１の部分より入り静翼内部の通路２０を通っ
て静翼内を往復して内部通路流入口２２の部分より出る
様になっている。これをシステム図で示すと図５のごと
くなり、圧縮機１より２の燃焼器を経て２６の静翼加熱
器に入り該加熱器よりタービン３に入り排出口６より出
てローター軸８負荷１０を駆動することを示し、本発明
の特徴を示している。
に、本発明では次のようなタービンを採用した。すなわ
ち請求項１記載のタービンでは図３に示す様に燃焼器２
より流出した高温高圧の作動ガスをノズル２４より収集
管１９に導き、１９の収集管より静翼に装置された流入
口２１、内部通路２０、流出口２２を経て次の収集管１
９に入り、再び次の静翼の内部通路に入る。最後に第一
静翼１５′の内部を通って収集管１９′に入った作動ガ
スはタービン入口２５より第一静翼１５′の間を通り加
速されて、第一動翼１６′に入り、次々に静翼、動翼の
間を通ってタービンローターを回転させることを特徴と
している。内部通路２０は図４に示す様に静翼の内部通
路流入口２１の部分より入り静翼内部の通路２０を通っ
て静翼内を往復して内部通路流入口２２の部分より出る
様になっている。これをシステム図で示すと図５のごと
くなり、圧縮機１より２の燃焼器を経て２６の静翼加熱
器に入り該加熱器よりタービン３に入り排出口６より出
てローター軸８負荷１０を駆動することを示し、本発明
の特徴を示している。
【０００６】また請求項２記載のタービンは請求項１記
載のタービンにおいて静翼内部流路流出口より吐出され
た作動ガスを再燃器で加熱することを特徴としている。
載のタービンにおいて静翼内部流路流出口より吐出され
た作動ガスを再燃器で加熱することを特徴としている。
【０００７】また請求項３記載のタービンは加熱用流体
により作動流体を加熱し、該作動流体により作動する外
燃式タービンに於いて加熱用流体をタービン静翼内部流
路の流入口に導き、該静翼には該流入口と静翼内部を加
熱流体が通過する通路と流出口を設け、流入した該加熱
用流体が静翼の内部流路を通過して該流出口より流出さ
れることを特徴としている。
により作動流体を加熱し、該作動流体により作動する外
燃式タービンに於いて加熱用流体をタービン静翼内部流
路の流入口に導き、該静翼には該流入口と静翼内部を加
熱流体が通過する通路と流出口を設け、流入した該加熱
用流体が静翼の内部流路を通過して該流出口より流出さ
れることを特徴としている。
【０００８】また、請求項４記載のタービンに於いては
加熱用流体によって加熱された作動流体を静翼内部通路
の流入口に導き、静翼内部の通路を通って静翼内部通路
の流出口より出た作動流体をタービン静翼間に導きター
ビン動翼に作用させタービンローターを回転させること
を特徴としている。
加熱用流体によって加熱された作動流体を静翼内部通路
の流入口に導き、静翼内部の通路を通って静翼内部通路
の流出口より出た作動流体をタービン静翼間に導きター
ビン動翼に作用させタービンローターを回転させること
を特徴としている。
【０００９】また、請求項５記載のタービンに於いて
は、請求項４に記載したタービンにおいて静翼流出口よ
り吐出された作動流体を加熱器で加熱することを特徴と
している。
は、請求項４に記載したタービンにおいて静翼流出口よ
り吐出された作動流体を加熱器で加熱することを特徴と
している。
【００１０】
【作用】本発明の請求項１記載のタービンにおいては、
燃焼器から流出した作動ガスをタービン静翼内部通路の
流入口より静翼の内部を通過して静翼内部通路の流出口
を出た作動ガスをタービン静翼間に導きタービン動翼に
作用させて、タービンローターを回転させる。静翼は高
温ガスによって加熱されるので、静翼表面の温度は高く
なり、静翼間を通過する作動ガスを加熱する。静翼間を
通過する作動ガスは従来の場合は断熱膨脹により温度が
下がり、８図Ｃ点より断熱膨脹したガスはＣＤで表され
るが、本発明に於いては静翼により加熱されるので、等
温膨脹に近いＣＤ″で表され、膨脹した体積は従来の断
熱膨脹のＤ点よりＤＤ″だけ増加するので、膨脹による
仕事もＣＤＤ″の面積だけ増加するのでタービンロータ
ーの回転エネルギーは増加し、負荷により多くのエネル
ギーを与えることが出来る。尚タービン静翼内部通路
は、例えば守断面にすれば、高温高圧ガスをほとんど膨
脹なしで通す通路とすることが出来るので、作動ガスは
タービンの第一静翼のところでは温度は下がるけれども
圧力は殆ど下がらずに第一静翼に入ることが出来る。こ
の場合の膨脹線図はＡＢＣ′Ｄ′となるがその面積はＡ
ＢＣＤより大きい。
燃焼器から流出した作動ガスをタービン静翼内部通路の
流入口より静翼の内部を通過して静翼内部通路の流出口
を出た作動ガスをタービン静翼間に導きタービン動翼に
作用させて、タービンローターを回転させる。静翼は高
温ガスによって加熱されるので、静翼表面の温度は高く
なり、静翼間を通過する作動ガスを加熱する。静翼間を
通過する作動ガスは従来の場合は断熱膨脹により温度が
下がり、８図Ｃ点より断熱膨脹したガスはＣＤで表され
るが、本発明に於いては静翼により加熱されるので、等
温膨脹に近いＣＤ″で表され、膨脹した体積は従来の断
熱膨脹のＤ点よりＤＤ″だけ増加するので、膨脹による
仕事もＣＤＤ″の面積だけ増加するのでタービンロータ
ーの回転エネルギーは増加し、負荷により多くのエネル
ギーを与えることが出来る。尚タービン静翼内部通路
は、例えば守断面にすれば、高温高圧ガスをほとんど膨
脹なしで通す通路とすることが出来るので、作動ガスは
タービンの第一静翼のところでは温度は下がるけれども
圧力は殆ど下がらずに第一静翼に入ることが出来る。こ
の場合の膨脹線図はＡＢＣ′Ｄ′となるがその面積はＡ
ＢＣＤより大きい。
【００１１】また、請求項２記載のタービンでは前記静
翼内部通路を通過した作動ガスは、静翼間を通過する作
動ガスに熱を与えるのでその温度は下がる。それ故、９
図に示す様に静翼内部を加熱する加熱器２６より２７の
再燃器を経て２６′の静翼加熱器に入る様にすれば、静
翼表面の温度は常に高温に保たれ静翼間を通過する作動
ガスに十分の熱量を与えることにより作動ガスの膨脹仕
事を増加し、タービンローターを能率よく回転出来る。
この場合の膨脹線図はＡＢＣＤ″に近くなる。
翼内部通路を通過した作動ガスは、静翼間を通過する作
動ガスに熱を与えるのでその温度は下がる。それ故、９
図に示す様に静翼内部を加熱する加熱器２６より２７の
再燃器を経て２６′の静翼加熱器に入る様にすれば、静
翼表面の温度は常に高温に保たれ静翼間を通過する作動
ガスに十分の熱量を与えることにより作動ガスの膨脹仕
事を増加し、タービンローターを能率よく回転出来る。
この場合の膨脹線図はＡＢＣＤ″に近くなる。
【００１２】また請求項３記載のタービンでは外燃式タ
ービンの高温加熱用流体を静翼内部通路を通すことによ
り、静翼を加熱することにより、作動ガスの膨脹低下を
増加し、タービンローターの回転エネルギーを増加出来
る。
ービンの高温加熱用流体を静翼内部通路を通すことによ
り、静翼を加熱することにより、作動ガスの膨脹低下を
増加し、タービンローターの回転エネルギーを増加出来
る。
【００１３】また請求項４記載のタービンでは外燃式タ
ービンの高温作動流体を請求項１記載の内燃式タービン
の３法と同様に静翼内部通路を通して静翼間を通過する
作動流体を加熱させることにより、作動流体の膨脹低下
を増加し、タービンローターの回転エネルギーを大きく
出来る。
ービンの高温作動流体を請求項１記載の内燃式タービン
の３法と同様に静翼内部通路を通して静翼間を通過する
作動流体を加熱させることにより、作動流体の膨脹低下
を増加し、タービンローターの回転エネルギーを大きく
出来る。
【００１４】また、請求項５記載のタービンでは、前記
静翼内部通路を通すことにより、温度の下がった作動流
体を再び加熱器で加熱することにより作動流体の温度を
高め、膨脹低下を大きくすることによりタービンロータ
ーの回転エネルギーを増大することが出来る。
静翼内部通路を通すことにより、温度の下がった作動流
体を再び加熱器で加熱することにより作動流体の温度を
高め、膨脹低下を大きくすることによりタービンロータ
ーの回転エネルギーを増大することが出来る。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明のタービンの一
実施例について説明する。図３、図４、図６−ａ、図６
−ｂは本発明に係わるタービン及びタービン部分を示す
図であり、図５、図９、図１０、図１１は本発明に係わ
るタービンのシステム図であり、図８は本発明のタービ
ンと従来のタービンとを比較した圧力−比体積線図であ
る。図１は１の圧縮機により５の空気流入口より入った
空気は圧縮されて１８の通路を通り１２の入口より燃焼
器２の燃焼室に入り燃料入口１１より注入された燃料と
燃焼して高圧高温のガスとなり、通路２４及び１９の収
集管より静翼内部通路４３に入り、静翼を加熱して２３
の矢印に沿って次の収集管１９に入り、次の静翼内部通
路４３を通って更に次の収集管に入り、更に次の静翼内
部通路に入るが第一静翼１５′の内部通路４３′を出
て、収集管１９′に入り流入路２５を経て第一静翼１
５′の間の通路に導かれ第一静翼より第一動翼に噴射さ
れ次々に静翼動翼を通って７のダクトより６の流れとな
って放出される。動翼１６′及び１６は回転しタービン
ローター８を回転して負荷を回転する。
実施例について説明する。図３、図４、図６−ａ、図６
−ｂは本発明に係わるタービン及びタービン部分を示す
図であり、図５、図９、図１０、図１１は本発明に係わ
るタービンのシステム図であり、図８は本発明のタービ
ンと従来のタービンとを比較した圧力−比体積線図であ
る。図１は１の圧縮機により５の空気流入口より入った
空気は圧縮されて１８の通路を通り１２の入口より燃焼
器２の燃焼室に入り燃料入口１１より注入された燃料と
燃焼して高圧高温のガスとなり、通路２４及び１９の収
集管より静翼内部通路４３に入り、静翼を加熱して２３
の矢印に沿って次の収集管１９に入り、次の静翼内部通
路４３を通って更に次の収集管に入り、更に次の静翼内
部通路に入るが第一静翼１５′の内部通路４３′を出
て、収集管１９′に入り流入路２５を経て第一静翼１
５′の間の通路に導かれ第一静翼より第一動翼に噴射さ
れ次々に静翼動翼を通って７のダクトより６の流れとな
って放出される。動翼１６′及び１６は回転しタービン
ローター８を回転して負荷を回転する。
【００１６】図４は静翼内部通路の一例を示したもの
で、２０が作動ガスの通路であり、作動ガスは静翼内部
流路の流入口２１から静翼１５に入り矢印に沿って内部
流路流出口２２より出る。４７は通路でない部分であ
る。熱を静翼の外を流れる作動ガスに与え易くするため
なるべく表面近くの通路を流す様にすれば効果はよい。
で、２０が作動ガスの通路であり、作動ガスは静翼内部
流路の流入口２１から静翼１５に入り矢印に沿って内部
流路流出口２２より出る。４７は通路でない部分であ
る。熱を静翼の外を流れる作動ガスに与え易くするため
なるべく表面近くの通路を流す様にすれば効果はよい。
【００１７】図６−ａは本発明タービンの静翼の一実施
例で側面断面で示したものである。収集管１９内の作動
ガスは分配器３７より静翼内部通路の入口２１に入り、
通路２０、１５、２０を通って内部通路出口２２より出
て収集器３６より収集管１９に入る様になっている。
例で側面断面で示したものである。収集管１９内の作動
ガスは分配器３７より静翼内部通路の入口２１に入り、
通路２０、１５、２０を通って内部通路出口２２より出
て収集器３６より収集管１９に入る様になっている。
【００１８】図６−ｂは動翼１６及び静翼１５の円周面
の断面図を示し、矢印４４は回転方向である。図６−ａ
と対比してある。本発明においては静翼よりの加熱が能
率よく行われなければならないので静翼の翼面積はなる
べく大きいのが望ましい。静翼表面４５と静翼間を流れ
る作動ガスとの間の熱の移動は表面４５が膨脹面となっ
ているので能率よく熱の授受が行われる。［関連特願１
−７７９７６］。
の断面図を示し、矢印４４は回転方向である。図６−ａ
と対比してある。本発明においては静翼よりの加熱が能
率よく行われなければならないので静翼の翼面積はなる
べく大きいのが望ましい。静翼表面４５と静翼間を流れ
る作動ガスとの間の熱の移動は表面４５が膨脹面となっ
ているので能率よく熱の授受が行われる。［関連特願１
−７７９７６］。
【００１９】図５は本発明のシステム図で、入口５より
入った空気を圧縮機１で高圧にし燃焼器２で高温にして
静翼加熱器２６を通ってタービン３に作動させてタービ
ンローター８、負荷１０を駆動する。
入った空気を圧縮機１で高圧にし燃焼器２で高温にして
静翼加熱器２６を通ってタービン３に作動させてタービ
ンローター８、負荷１０を駆動する。
【００２０】図９は燃焼器２より出た作動ガスを静翼加
熱器２６を通した後再燃焼器２７に入れて再び温度を上
げ、次に又静翼加熱器２６′に入れて後再び再燃器２
７′に入れて高温にした後、タービン３に入れれば作動
ガスは温度の大きな下落はなく、十分に膨脹して出力の
大きいタービンが得られる。
熱器２６を通した後再燃焼器２７に入れて再び温度を上
げ、次に又静翼加熱器２６′に入れて後再び再燃器２
７′に入れて高温にした後、タービン３に入れれば作動
ガスは温度の大きな下落はなく、十分に膨脹して出力の
大きいタービンが得られる。
【００２１】図１０は外燃式タービンへの本発明の一実
施例のシステム図で、加熱ガスは加熱器２８に２９の入
口から入り出口３０より放出されるがその間作動ガス管
４６を加熱し３４の入口より入った作動ガスを高温にし
て３１の出口より出しタービン３を駆動し放出口６より
放出され、冷却器３２、圧送機３３を経て再び３４の入
口に入るが、別に３８の出口より加熱ガスを静翼加熱器
２６に入れ３９の位置の入口で再び加熱器に入れて３０
の出口より放出することにより静翼の温度を高温に保っ
て、タービンの出力を大きくしている。
施例のシステム図で、加熱ガスは加熱器２８に２９の入
口から入り出口３０より放出されるがその間作動ガス管
４６を加熱し３４の入口より入った作動ガスを高温にし
て３１の出口より出しタービン３を駆動し放出口６より
放出され、冷却器３２、圧送機３３を経て再び３４の入
口に入るが、別に３８の出口より加熱ガスを静翼加熱器
２６に入れ３９の位置の入口で再び加熱器に入れて３０
の出口より放出することにより静翼の温度を高温に保っ
て、タービンの出力を大きくしている。
【００２２】図１１は、２６の静翼加熱器に入った作動
ガスを再び加熱器２８に４１の入口から入れ、高温にし
て３１の出口から出してタービン３を回転し冷却器３
２、圧送機３３を通して作動ガス入口３４に導き、加熱
器で加熱して４０の出口より２６の静翼加熱器に入る様
にしたものである。
ガスを再び加熱器２８に４１の入口から入れ、高温にし
て３１の出口から出してタービン３を回転し冷却器３
２、圧送機３３を通して作動ガス入口３４に導き、加熱
器で加熱して４０の出口より２６の静翼加熱器に入る様
にしたものである。
【００２３】図８は本発明のタービンの圧力−比体積線
図で従来のタービンがＡの位置（圧力Ｐ１、比体積
ＶＡ）より圧縮機でＢ（Ｐ２、ＶＢ）まで圧縮され、次
に燃焼器でＢよりＣ（Ｐ２、ＶＣ）まで加熱されて体積
を増加し、次にタービン内でＣからＤ（Ｐ１、ＶＤ）ま
で膨脹する間作動ガスにより行われる仕事は面積ＡＢＣ
Ｄである。これに対し本発明の場合は、静翼加熱器２６
を通すことによりタービンの第一静翼に入る温度はＣよ
りＣ′に下がるがＣＤが断熱変化であるのに反して本発
明の場合の変化は等温変化ＣＤ″に近い傾斜のＣ′Ｄ′
となり、ＡＢＣＤの面積よりＡＢＣ′Ｄ′の面積の方が
大きくなっている。
図で従来のタービンがＡの位置（圧力Ｐ１、比体積
ＶＡ）より圧縮機でＢ（Ｐ２、ＶＢ）まで圧縮され、次
に燃焼器でＢよりＣ（Ｐ２、ＶＣ）まで加熱されて体積
を増加し、次にタービン内でＣからＤ（Ｐ１、ＶＤ）ま
で膨脹する間作動ガスにより行われる仕事は面積ＡＢＣ
Ｄである。これに対し本発明の場合は、静翼加熱器２６
を通すことによりタービンの第一静翼に入る温度はＣよ
りＣ′に下がるがＣＤが断熱変化であるのに反して本発
明の場合の変化は等温変化ＣＤ″に近い傾斜のＣ′Ｄ′
となり、ＡＢＣＤの面積よりＡＢＣ′Ｄ′の面積の方が
大きくなっている。
【００２４】以上説明した様に本発明によれば、作動ガ
スを静翼内部通路４３を通し圧力を殆ど降下させずにタ
ービンに流入させるので、又静翼により作動ガスはその
膨脹中加熱されるので膨脹は断熱膨脹より等温膨脹に近
いものとなり、圧力差は略同じであるから従来のタービ
ンより余分に仕事を行うことが出来、能率のよいタービ
ンを得ることが出来る。
スを静翼内部通路４３を通し圧力を殆ど降下させずにタ
ービンに流入させるので、又静翼により作動ガスはその
膨脹中加熱されるので膨脹は断熱膨脹より等温膨脹に近
いものとなり、圧力差は略同じであるから従来のタービ
ンより余分に仕事を行うことが出来、能率のよいタービ
ンを得ることが出来る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した様に本発明の請求項１記載
のタービンによれば、内燃式タービンにおいて燃焼器か
ら流出した作動ガスをタービン静翼の内部通路を通して
後、タービンに作動させタービンを回転するので、作動
ガスは静翼により熱せられて等温膨脹に近い膨脹をする
のでタービンの駆動エネルギーを増大出来る。又従来は
駆動力を大きくするために、燃焼器による作動ガスの温
度を過度に上げることにより出力を大きくしたが、この
方法では、そんなに温度を上げないで、むしろ温度の下
げる分を熱する程度でより大きい出力を得ることが出来
る。
のタービンによれば、内燃式タービンにおいて燃焼器か
ら流出した作動ガスをタービン静翼の内部通路を通して
後、タービンに作動させタービンを回転するので、作動
ガスは静翼により熱せられて等温膨脹に近い膨脹をする
のでタービンの駆動エネルギーを増大出来る。又従来は
駆動力を大きくするために、燃焼器による作動ガスの温
度を過度に上げることにより出力を大きくしたが、この
方法では、そんなに温度を上げないで、むしろ温度の下
げる分を熱する程度でより大きい出力を得ることが出来
る。
【００２６】また請求項２記載のタービンによれば第１
項記載のタービンにおいて、静翼内部流路吐出口より吐
出された作動ガスを再燃器で加熱するので前記の様に等
温膨脹に近い膨脹が行なえる様になるので能率のよいタ
ービンが得られる。
項記載のタービンにおいて、静翼内部流路吐出口より吐
出された作動ガスを再燃器で加熱するので前記の様に等
温膨脹に近い膨脹が行なえる様になるので能率のよいタ
ービンが得られる。
【００２７】また請求項３記載のタービンによれば外燃
式タービンにおいて、作動流体を加熱する加熱用流体を
タービン静翼内部流路の流入口に導き、内部通路を通っ
て流出口より流出するので静翼が加熱されることによ
り、タービンの出力が増大する。
式タービンにおいて、作動流体を加熱する加熱用流体を
タービン静翼内部流路の流入口に導き、内部通路を通っ
て流出口より流出するので静翼が加熱されることによ
り、タービンの出力が増大する。
【００２８】また請求項４記載のタービンによれば、外
燃式タービンにおいて加熱された作動流体を静翼内部通
路の流入口に導き、静翼内部通路を通って流出口に導
き、該作動流体をタービンの第一静翼に入れてタービン
を駆動するものであるから前記の様に、作動流体の膨脹
が等温膨脹に近づくことにより、タービンの駆動力を増
大することが出来る。
燃式タービンにおいて加熱された作動流体を静翼内部通
路の流入口に導き、静翼内部通路を通って流出口に導
き、該作動流体をタービンの第一静翼に入れてタービン
を駆動するものであるから前記の様に、作動流体の膨脹
が等温膨脹に近づくことにより、タービンの駆動力を増
大することが出来る。
【００２９】また請求項５記載のタービンによれば、請
求項４記載のタービンにおいて静翼内部通路の流出口よ
り出た作動流体を加熱器で加熱するので、膨脹線は図８
のＣＤ″となり更にタービンの駆動低下を増大させるこ
とができる。
求項４記載のタービンにおいて静翼内部通路の流出口よ
り出た作動流体を加熱器で加熱するので、膨脹線は図８
のＣＤ″となり更にタービンの駆動低下を増大させるこ
とができる。
【００３０】以上により、従来のタービンは断熱膨脹を
基本としていたが本発明のタービンは等温膨脹に近く膨
脹させることにより同圧力同温度の作動ガスを使用した
場合は、はるかに大きい出力を得ることが出来る。
基本としていたが本発明のタービンは等温膨脹に近く膨
脹させることにより同圧力同温度の作動ガスを使用した
場合は、はるかに大きい出力を得ることが出来る。
【００３１】又本発明のタービンにおいては従来の様に
作動ガスの温度を過度に高温にしないでも、材料の安定
した温度で高出力を得ることが出来る。
作動ガスの温度を過度に高温にしないでも、材料の安定
した温度で高出力を得ることが出来る。
【図１】従来のタービンの一実施例を示す側面図
【図２】従来のタービンのシステム図の１例
【図３】本発明のタービンの一実施例を示す側面図
【図４】本実施例の静翼の一例の側面図
【図５】本発明の一例のシステム図
【図６】ａは本発明の一実施例の静翼、動翼、静翼内部
通路を示した側面図 ｂは本発明の一実施例の静翼、動翼を示した円周断面図
通路を示した側面図 ｂは本発明の一実施例の静翼、動翼を示した円周断面図
【図７】従来のタービンの外燃式の一例のシステム図
【図８】圧力−比体積線図
【図９】本発明の一システム図
【図１０】本発明の一システム図
【図１１】本発明の一システム図
１ 圧縮機 ２ 燃焼器 ３ タービン ４ 空気入口 ５ 空気流入 ６ ガス流出 ７ ダクト ８ タービンローター ９ 圧縮機ランナー １０ 負荷 １１ 燃料入口 １２ 空気流入口 １３ 圧縮機静翼 １４ 圧縮機動翼 １５、１５′タービン静翼 １６、１６′タービン動翼 １７ ノズル １８ 圧送管 １９ 収集管 ２０ 通路 ２１ 内部通路入口 ２２ 内部通路出口 ２３ 流水方向 ２４ 作動ガス入口ノズル ２５ タービン入口 ２６、２６′静翼加熱器 ２７、２７′再燃機 ２８ 加熱器 ２９ 加熱ガス入口 ３０ 加熱ガス出口 ３１ 作動ガス出口 ３２ 冷却器 ３３ 圧送機 ３４ 作動ガス入口 ３５ 通路 ３６ 収集器 ３７ 分配器 ３８ 加熱ガス出口 ３９ 加熱ガス入口 ４０ 作動ガス出口 ４１ 作動ガス入口 ４２ 圧送機 ４３ 静翼内部通路 ４４ 回転方向 ４５ 静翼表面 ４６ 作動ガス通路 ４７ 通路でない部分
Claims (5)
- 【請求項１】 内燃式タービンにおいて、燃焼器から流
出した作動ガスをタービン静翼の流入口に導き、該静翼
には該流入口と静翼内部を該作動ガスが通過する内部通
路と流出口を設け、流入口より流入した該作動ガスが静
翼の内部流路を通過して該流出口より吐出され、該静翼
内部流路流出口より吐出された作動ガスをタービン静翼
間に導いてタービン動翼に作用させ、タービンローター
を回転させることを特徴としたタービン。 - 【請求項２】 請求項１に於いて記載したタービンにお
いて静翼内部流路流出口より吐出された作動ガスを再燃
器で加熱することを特徴としたタービン。 - 【請求項３】 加熱用流体により作動流体を加熱し、該
作動流体により作動するタービンにおいて、作動流体を
加熱する加熱用流体をタービン静翼内部流路の流入口に
導き、該静翼には該流入口と静翼内部を該加熱用流体が
通過する内部通路と流出口を設け、流出した該加熱用流
体が静翼の内部通路を通過して該流出口より吐出される
ことを特徴とした外燃式タービン。 - 【請求項４】 加熱用流体によって加熱された作動流体
を静翼の流入口に導き、静翼内部の通路を通って静翼内
部通路の流出口に導き、静翼内部通路流出口より出た作
動流体を静翼間に導き動翼に作用させてタービンロータ
ーを回転させることを特徴としたタービン。 - 【請求項５】 請求項４に記載したタービンにおいて静
翼内部通路流出口より吐出された作動流体を加熱器で加
熱することを特徴としたタービン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03899894A JP3353259B2 (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | タ−ビン |
| DE19501471A DE19501471B4 (de) | 1994-01-25 | 1995-01-19 | Turbine, insbesondere Gasturbine |
| US08/377,738 US5557922A (en) | 1994-01-25 | 1995-01-25 | Turbine |
| US08/649,188 US5768893A (en) | 1994-01-25 | 1996-05-17 | Turbine with internal heating passages |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03899894A JP3353259B2 (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | タ−ビン |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208106A true JPH07208106A (ja) | 1995-08-08 |
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Family
ID=12540806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03899894A Expired - Fee Related JP3353259B2 (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | タ−ビン |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3353259B2 (ja) |
| DE (1) | DE19501471B4 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE69603640T2 (de) * | 1995-03-31 | 2000-03-16 | United Technologies Corp | Gasturbine und Verfahren zur Reduzierung von Hochtemperaturskorrosion in Gasturbinenteilen |
| JPH1061457A (ja) * | 1996-08-27 | 1998-03-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合サイクル発電プラント用ガスタービン |
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| US6105363A (en) * | 1998-04-27 | 2000-08-22 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Cooling scheme for turbine hot parts |
| US6593547B1 (en) | 2000-11-30 | 2003-07-15 | Pacific Scientific Electro Kinetics Division | Air gap deicing device |
| DE50109870D1 (de) | 2001-03-26 | 2006-06-29 | Siemens Ag | Gasturbine |
| DE10233032A1 (de) * | 2002-07-20 | 2004-01-29 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Strömungsarbeitsmaschine mit integriertem Fluidzirkulationssystem |
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| US7802426B2 (en) | 2008-06-09 | 2010-09-28 | Sustainx, Inc. | System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage |
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| WO2011056855A1 (en) | 2009-11-03 | 2011-05-12 | Sustainx, Inc. | Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies |
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| GB2577932B (en) | 2018-10-12 | 2022-09-07 | Bae Systems Plc | Turbine module |
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1994
- 1994-01-25 JP JP03899894A patent/JP3353259B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-01-19 DE DE19501471A patent/DE19501471B4/de not_active Expired - Fee Related
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-
1996
- 1996-05-17 US US08/649,188 patent/US5768893A/en not_active Expired - Lifetime
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| US5768893A (en) | 1998-06-23 |
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