JPH09195794A - ガスタービン - Google Patents

ガスタービン

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JPH09195794A
JPH09195794A JP4203096A JP4203096A JPH09195794A JP H09195794 A JPH09195794 A JP H09195794A JP 4203096 A JP4203096 A JP 4203096A JP 4203096 A JP4203096 A JP 4203096A JP H09195794 A JPH09195794 A JP H09195794A
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JP
Japan
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case
impulse
needle valve
shaft
cover
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Pending
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JP4203096A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinobu Murayama
良信 村山
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for marine engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】自動車等移動する産業機械の原動機として、レ
シプロエンジンに代る高い性能と低いコストを持ち、振
動が無く維持管理や始動の容易な小形ガスタービンを提
供する。 【解決手段】片面に圧縮羽根8、裏面に衝動羽根15を
一体に設け羽根車2を軸1にキーで止め、この両側を軸
受3、4で支える。多数の穴10をあけた仕切板9とこ
の穴を塞ぐ板ばね11をケース5、6で挟む。燃焼室1
2に数個の電熱栓13を設ける。ケース6の内側に案内
羽根14を、外側に冷却ひれ25、26を設ける。軸に
キー止めされた台17に軸流タービン16を固定する。
衝動羽根30を設げたフライホイール29を軸にキー止
めする。カバー27の一部に案内羽根28を設け、数個
の排気孔31を設ける。空気ポンプ23を設けたタンク
18を取り付け燃焼室12に通ずる穴19と24を針弁
20のテーパー部でばね21で押して塞ぐ。環22で針
弁を開いてタンク内の高圧ガスで始動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、農業機械、建設機
械、小型発電機、自動車、船外機等移動産業機械の原動
機として、現在支配的であるレシプロエンジンに取って
かわる事が出来る高い性能と低いコスト、燃料消費率、
維持費、振動の構造簡単で取り扱い容易な小型ガスター
ビンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のガスタービンは、軸流又はふく流
の圧縮機で空気を燃焼室に圧送し、燃料を噴射して燃焼
させ、高圧燃焼ガスを軸流又はふく流のタービンに吹き
つけて動力を得る。そのため次ぎの欠点を持つ。 (イ) 圧縮と燃焼は連続しており、燃焼室のガス圧は
圧縮機にも及び、負の仕事となり、熱効率を下げる。 (ロ) 出力側のタービンは、燃焼ガスに連続して曝さ
れるので、羽根が高温となり、タービンの羽根の強度の
点から燃焼ガスの温度を高く出来ず、熱効率が低くな
る。 以上の点でガスタービンは、小型では熱効率が低く、出
力当たり燃料消費率が高く、これを補う熱交換装置等で
コストが嵩み、かさ張り、従来のレシプロエンジンに対
抗出来なかつた。レシプロエンジンは、冷却されたシリ
ンダ内のピストンで閉ざされた空間内の間欠燃焼をす
る。従って (イ) 圧縮と燃焼が別の行程で行われるので、燃焼ガ
ス圧が圧縮行程に負の作用を及ぼさない。 (ロ) 冷却されたシリンダ内の燃焼で、充分高い燃焼
温度が使え、高い熱効率が得られる。 しかしレシプロエンジンは、 (イ) シリンダブロック、ピストン ロッド、クラン
ク軸、動弁機構、冷却装置等、構成部品が複雑で部品点
数も多く、コストが嵩む。 (ロ) 往復運動から来る振動が避けられない。 (ハ) シリンダとピストン、クランク軸とロッド、動
弁機構等摺動部分が多く、その潤滑の為潤滑油が必要
で、その維持管理に手間が掛かる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】レシプロエンジンに匹
敵する熱効率とコストを達成する為、 (イ) 圧縮と燃焼を仕切って、別行程の間欠燃焼とす
る。 (ロ) 爆発圧力が圧縮側に及ばぬ様にして、負の仕事
を防止する。 (ハ) 燃焼ガスを吹きつける衝動羽根を冷却する。 (ニ) レシプロエンジン並の燃焼温度を確保する。 (ホ) 潤滑油を必要とする摺動部分を無くする。 (ヘ) 部品点数を少なく、且つ各部品を単純簡単に製
造し易くする。
【0004】
【課題を解決する為の手段】
(イ) 圧縮側のケース5と燃焼側のケース6で仕切板
9と板バネ11を挟み仕切板9に多数の穴10をあけ、
各穴を板バネ11で塞ぐ。圧縮された混合気は板バネ1
1を押し開き、燃焼室12に入り、電池で赤熱された点
火栓13で点火爆発し、そのガス圧で板バネは閉じ、燃
焼ガスの圧力は圧縮側に及ばぬ。 (ロ) 羽根車2の外周と仕切板9の内周の間に段32
を設け、熱膨張に影響されずに両者の隙間を広い面積で
充分狭くして、燃焼ガスが両者の隙間から圧縮側へ洩れ
るのを最小限度にする。 (ハ) 燃焼室の燃焼ガスのエネルギーは、衝動羽根1
5、軸流タービン16及び衝動羽根30の3段階で回収
される。 (ニ) アルミダイキャスト等熱伝導の良い材料の羽根
車2の圧縮羽根8は、冷却ひれを兼ね、気化器7からの
気化潜熱で温度の下がった混合気で、裏面の衝動羽根1
5を冷却する。 (ホ) 燃焼室12内の燃焼ガス圧は、膨張及び軸流タ
ービン16と衝動羽根30の吸いだしで圧力が下がり、
再び混合気が板バネ11を押し開いて燃焼室12に入
り、次の爆発燃焼が起こり、間欠燃焼が継続され、平均
温度は低い。 (ヘ) 燃焼ガスはケース6から噴出する時、カバー2
7に導かれ、冷却ひれ25と26の間から空気を吸引
し、混じってガス温度を下げ、案内羽根28を通り、衝
動羽根30に衝突した後、排気孔31から外部に放出さ
れる。 以上の構造と作用で燃焼温度と熱効率をレシプロエンジ
ン並に高くする事が出来る。
【0005】
【作用】本発明の作用を述べる。 (イ) 環22を引き、ばね21に抗して針弁20を開
くと、タンク18内の高圧ガスが穴24と19を通って
燃焼室12に噴出して、案内羽根14に案内され、衝動
羽根15に衝突し、軸流タービン16に作用して、羽根
車2を回転させる。更にケース6から噴出したガスは案
内羽根28に案内されて衝動羽根30に衝突し、フライ
ホイール29を回転させる。タンク18内のガス圧が不
足の時は空気ポンプ23で空気を圧送し、圧力を補う。 (ロ) 羽根車2が回転すると、圧縮羽根8は気化器7
から燃料と空気の混合気を吸いこみ圧縮し、仕切板9の
穴10から板ばね11を押し開いて燃焼室12に入り、
電熱栓13の赤熱部に触れて点火爆発し、その圧力で板
ばね11は閉じ燃焼ガスは圧縮側に圧力を及ぼす事な
く、案内羽根14に案内されて、衝動羽根15に衝突
し、流出の反力を及ぼし、軸流タービン16に作用し
て、羽根車2を回転させる。 (ハ) 軸流タービン16を通った燃焼ガスは、ケース
6から噴出する際、カバー27で覆われた冷却ひれ25
と26の間から空気を吸いだし、混じってガスの温度を
下げ、案内羽根28に案内されて、衝動羽根30に衝突
し、流出の反力を及ぼし、フライホイール29を回転さ
せ、排気孔31より放出される。 (ニ) 羽根車2とフライホイール29は慣性で回転し
続け、燃焼ガスの膨張と軸流タービン16と衝動羽根3
0の吸い出し効果で、燃焼室12の圧力が下がり、圧縮
された混合気が板ばね11を押し開いて、燃焼室12に
入り、点火爆発を繰り返す。 (ホ) 羽根車2は、アルミダイキャスト等熱伝導の良
い材料の為、気化潜熱で冷やされた混合気が圧縮羽根8
を通して、裏面の衝動羽根15を冷却する。 (ヘ) ケース6及び案内羽根14は、冷却ひれ25で
冷却される。 (ト) 軸受4の保持部は冷却ひれ26で冷却される。 (チ) 冷却ひれ25と26は、燃焼ガスがケース6か
ら噴出する時、カバー27に導かれて、冷却風を誘いこ
み冷却する。この時燃焼ガスに冷却風が混じり温度が下
がるので、衝動羽根30やフライホイール29が過熱す
る事はない。 (リ) 以上の構造と作用で、圧縮と燃焼が仕切板9と
板ばね11で仕切られた間欠燃焼となり、燃焼温度をレ
シプロエンジン並に高くする事が出来、熱効率が高くな
る。 (ヌ) 燃焼室12の高圧ガスは、穴19を通り、針弁
20を押し開いて、穴24からタンク18に畜えられ、
始動に供される。 (ヲ) エンジンの停止は、気化器7の絞弁を閉じて、
混合気を絶つ。
【0006】
【実施例】
(イ) 混合気の点火は、電池とスイッチで済む電熱栓
が簡単で安価であるが高電圧に依る火花点火も適用出来
る。 (ロ) 始動はタンクに貯えた高圧ガスに依るのが簡単
で安価であるが、ロープスタートやセルモーターに依る
始動も出来る。 (ハ) 気化器を止め、空気のみを吸入し、圧縮羽根の
前に燃料を噴射すれば構造複雑、高価になるが、吸入効
率が良くなり、出力が向上する。
【0007】
【発明の効果】
(イ) 従来のガスタービンは、圧縮と燃焼がつなが
り、連続して燃焼する為燃焼ガス圧が圧縮側に直接及
び、負の仕事となり、且つタービンの羽根は連続して高
温ガスに曝され、冷却も困難で、その為燃焼温度を高く
出来ず、熱効率が低く、それを補う為、複雑な排気熱回
収装置を必要とし、小形ではレシプロエンジンに対抗出
来ない。 (ロ) 本発明は、圧縮と燃焼を仕切板と板ばねで仕切
った間欠燃焼と、板ばねの逆止弁による燃焼ガス圧の圧
縮側に及ぼす負の仕事の防止と、燃焼ガスに曝される衝
動羽根15や案内羽根14の冷却と、冷却風の混合によ
る衝動羽根30に当たる燃焼ガス温度の低下に依り、燃
焼温度をレシプロエンジン並に高く出来熱回収装置なし
に高い熱効率が得られる。 (ハ) 主要部品は、羽根車、軸、2個の軸受、2個の
ケース、仕切板、板ばね、カバー、フライホイール、気
化器、点火装置、始動装置で、部品が少なく、且つ各部
品はダイキャストやプレス等量産し易く、コストが安
い。又レシプロエンジンの様な摺動部分が無く、潤滑油
も不要で、維持費も安い。 (ニ) 小形化が容易で、小は刈払機から、農業機械、
建設機械、発電機、自動車等従来のレシプロエンジンに
替わって広く産業機械用に、安価で維持費の掛らぬ振動
の無いコンパクトな原動機を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の横断面図
【図2】本発明の正面部分断面図
【符号の説明】
1は軸 2は羽根車 3は軸受 4は軸受 5はケース 6はケース 7は気化器 8は圧縮羽根 9は仕切板 10は穴 11は板ばね 12は燃焼室 13は電熱栓 14は案内羽根 15は衝動羽根 16は軸流タービン 17は台 18はタンク 19は穴 20は針弁 21はばね 22は環 23は空気ポンプ 24は穴 25は冷却ひれ 26は冷却ひれ 27はカバー 28は案内羽根 29はフライホイール 30は衝動羽根 31は排気孔 32は段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // F02K 7/067 F02K 7/067

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ) 片面に圧縮羽根8を、他面に衝動
    羽根15を、外周に段32を設けた羽根車2を軸1にキ
    ー止めし、羽根車2の両側で軸受3と4で支える。 (ロ) 軸受3はケース5に、軸受4はケース6に保持
    される。 (ハ) 気化器7をケース5に取り付ける。 (ニ) 冷却ひれ25と26をケース6の外側に設け、
    カバー27で覆う。 (ホ) カバー27の一部は案内羽根28を形成し、フ
    ライホイール29を覆ひフランジを形成し、数個の排気
    孔31を持つ。 (ヘ) 仕切板9の内周に段32を設け、多数の穴10
    をあけ、その穴を塞ぐ板ばね11と共にケース5と6で
    挟み、カバー27と共締めする。 (ト) 電熱栓13を数個ケース6の燃焼室12に設
    け、電池で赤熱させる。 (チ) 案内羽根14を衝動羽根15の外側に近くケー
    ス6の内側に設ける。 (リ) 軸流タービン16をねじ止めした台17を軸1
    にキー止めする。 (ヌ) 軸1にキー止めされたフライホイール29に衝
    動羽根30を案内羽根28の外側に近く設ける。又ボス
    近くに数個の穴33をあける。 以上のごとく構成されたガスタービン。
  2. 【請求項2】(イ) 円筒形のタンク18をケース5に
    取り付ける。 (ロ) ケース5と仕切板9を貫通し、燃焼室12に開
    口する穴19を持つ管を設ける。 (ハ) ばね21で押された針弁20で穴19を塞ぐ。 (ニ) 針弁20のテーパー部で塞がれた穴24をタン
    ク18の内部と気密につなぐ。 (ホ) 針弁20の他端に、これを引っ張る環22を設
    ける。 (ヘ) 空気ポンプ23をタンク18に設ける。 以上のごとく構成された始動装置を設けたガスタービ
    ン。
JP4203096A 1996-01-22 1996-01-22 ガスタービン Pending JPH09195794A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112879159A (zh) * 2021-03-02 2021-06-01 江晓东 一种特斯拉阀结构内燃机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112879159A (zh) * 2021-03-02 2021-06-01 江晓东 一种特斯拉阀结构内燃机
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