JPS62170731A - 熱交換器を備えたガスタ−ビン - Google Patents
熱交換器を備えたガスタ−ビンInfo
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- JPS62170731A JPS62170731A JP1149286A JP1149286A JPS62170731A JP S62170731 A JPS62170731 A JP S62170731A JP 1149286 A JP1149286 A JP 1149286A JP 1149286 A JP1149286 A JP 1149286A JP S62170731 A JPS62170731 A JP S62170731A
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- heat exchanger
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分身〕
この発明はタービンの排気から熱エネルギを回収し、回
収した熱で燃焼器に入る前の圧縮空気を加熱する熱交換
器を備えたガスタービンに関するものである。
収した熱で燃焼器に入る前の圧縮空気を加熱する熱交換
器を備えたガスタービンに関するものである。
従来より、ガスタービンの熱交換器としては、タービン
の排気と、圧縮空気とを管壁やフィンを介して熱交換さ
せる伝熱式熱交換器（たとえば、特公昭５８−４４８４
４号公報）、ならびに動力で熱媒体を回転させる回転蓄
熱式熱交換器などがある０ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、伝熱式交換器は多量の排気を圧縮空気に導く
ため、熱交換器が大型になるうえ、排気をＵターンさせ
る必要があるため圧損が生じる。
の排気と、圧縮空気とを管壁やフィンを介して熱交換さ
せる伝熱式熱交換器（たとえば、特公昭５８−４４８４
４号公報）、ならびに動力で熱媒体を回転させる回転蓄
熱式熱交換器などがある０ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、伝熱式交換器は多量の排気を圧縮空気に導く
ため、熱交換器が大型になるうえ、排気をＵターンさせ
る必要があるため圧損が生じる。
一方、回転蓄熱式熱交換器は動力で熱媒体を回転させる
ため、その動力が常に必要となる。
ため、その動力が常に必要となる。
この発明は上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、小型で、圧損が小さく、しかも動力の不要な熱
交換器を備えたガスタービンを提供することを目的とし
ている。
もので、小型で、圧損が小さく、しかも動力の不要な熱
交換器を備えたガスタービンを提供することを目的とし
ている。
上記目的を達成するために、この発明は、ヒートパイプ
が燃焼器より上流側で圧縮機より下流側（以下、放熱部
という。）とタービンの出口より下流側（以下、吸熱部
という。）とに挿入されている。また、ヒートパイプに
おける上記放熱部の上下方向位置が、上記吸熱部とほぼ
同一またはこれより高い位置とされ、上記放熱部の熱媒
体が重力または毛細管現象によって上記吸熱部に帰還さ
れる。
が燃焼器より上流側で圧縮機より下流側（以下、放熱部
という。）とタービンの出口より下流側（以下、吸熱部
という。）とに挿入されている。また、ヒートパイプに
おける上記放熱部の上下方向位置が、上記吸熱部とほぼ
同一またはこれより高い位置とされ、上記放熱部の熱媒
体が重力または毛細管現象によって上記吸熱部に帰還さ
れる。
この発明によれば、吸熱部で吸収された排気の熱によっ
て、熱媒体が蒸発し、この熱媒体がパイプ内をパイプ内
の蒸気圧の差によって放熱部に流れ、この流れた蒸気が
放熱部で熱を放熱することによって、熱媒体が凝縮する
。そして、この凝縮した熱媒体が、同一または低い位置
に設定された吸熱部に重力または毛細管現象によって帰
還される。したがって、動力が不要である。また、熱媒
体の気化潜熱を利用して熱交換するから、小量の熱媒体
によって熱交換できる。しかも、吸熱と放熱を別々の箇
所で行うから、排気の通路を圧縮空気に導く必要がない
。したがって、熱交換器を小型化できる。また、排気を
Ｕターンさせる必要もないので、これによる圧損がない
。
て、熱媒体が蒸発し、この熱媒体がパイプ内をパイプ内
の蒸気圧の差によって放熱部に流れ、この流れた蒸気が
放熱部で熱を放熱することによって、熱媒体が凝縮する
。そして、この凝縮した熱媒体が、同一または低い位置
に設定された吸熱部に重力または毛細管現象によって帰
還される。したがって、動力が不要である。また、熱媒
体の気化潜熱を利用して熱交換するから、小量の熱媒体
によって熱交換できる。しかも、吸熱と放熱を別々の箇
所で行うから、排気の通路を圧縮空気に導く必要がない
。したがって、熱交換器を小型化できる。また、排気を
Ｕターンさせる必要もないので、これによる圧損がない
。
以下この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
この発明の第１の実施例を示す第１図において、１は遠
心式圧縮機、２はディフューザ、８は燃焼器、４はター
ビン、５はタービン４の出口、６は排気管、７は熱交換
器である。
心式圧縮機、２はディフューザ、８は燃焼器、４はター
ビン、５はタービン４の出口、６は排気管、７は熱交換
器である。
熱交換器７はヒートパイプ８と、とのヒートパイプ８の
両端部に固着する多数のフィン９とからなり、燃焼器８
より上流側で圧縮機１より下流側に設けられたディフュ
ーザ２と、タービン４の出口５より下流側に設けられた
排気管６とに、その両端部が挿入されている。上記ヒー
トパイプ８におけるディフューザ２側は、放熱部７ａで
、排気管６側の吸熱部７ｂよりも高い位置とされている
。
両端部に固着する多数のフィン９とからなり、燃焼器８
より上流側で圧縮機１より下流側に設けられたディフュ
ーザ２と、タービン４の出口５より下流側に設けられた
排気管６とに、その両端部が挿入されている。上記ヒー
トパイプ８におけるディフューザ２側は、放熱部７ａで
、排気管６側の吸熱部７ｂよりも高い位置とされている
。
ヒートパイプ８を明示する第２図において、ヒートパイ
プ８は、両端が閉塞されて減圧されたパイプ１０内に、
水銀、鉛、または錫などの低温溶融金属からなる熱媒体
１１が封入されてなる。フィン９は金属製の平板からな
り、圧縮空気Ａまたは排気Ｂの流れ方向と平行に設けら
れ、圧縮空気Ａまたは排気Ｂと熱媒体１１との熱交換を
促すものである。
プ８は、両端が閉塞されて減圧されたパイプ１０内に、
水銀、鉛、または錫などの低温溶融金属からなる熱媒体
１１が封入されてなる。フィン９は金属製の平板からな
り、圧縮空気Ａまたは排気Ｂの流れ方向と平行に設けら
れ、圧縮空気Ａまたは排気Ｂと熱媒体１１との熱交換を
促すものである。
つぎに、ガスタービンの運転について説明する。
第１図の圧縮機１を出た圧縮空気Ａは、ディフューザ２
で低速になり、燃焼器８に導入されて、高温高圧のガス
となってタービン４を回転させた後、排気管６から外部
に排出される。この排出される排気Ｂの熱は、第２図の
吸熱部７ｂのフィン９からパイプ１０を介して、液体の
熱媒体１１ａに吸収される。液体の熱媒体１１ａがこれ
により蒸発して、気体の熱媒体１１ｂになる。この気体
の熱媒体１１ｂは、パイプ１０内を矢印Ｃ方向に上昇し
、放熱部７ａに至り、第１図のディフューザ２内を流れ
る圧縮空気Ａに、第２図のパイプ１０、フィン９を介し
て、その熱エネルギを放出することによって、再び液体
の熱媒体１１ａになる。この液体の熱媒体１１ａは、パ
イプ１０内を放熱部７ａから吸熱部７ｂに向って、つま
り矢印り方向に重力によってパイプ１０の高低差にした
がって自然流下する。
で低速になり、燃焼器８に導入されて、高温高圧のガス
となってタービン４を回転させた後、排気管６から外部
に排出される。この排出される排気Ｂの熱は、第２図の
吸熱部７ｂのフィン９からパイプ１０を介して、液体の
熱媒体１１ａに吸収される。液体の熱媒体１１ａがこれ
により蒸発して、気体の熱媒体１１ｂになる。この気体
の熱媒体１１ｂは、パイプ１０内を矢印Ｃ方向に上昇し
、放熱部７ａに至り、第１図のディフューザ２内を流れ
る圧縮空気Ａに、第２図のパイプ１０、フィン９を介し
て、その熱エネルギを放出することによって、再び液体
の熱媒体１１ａになる。この液体の熱媒体１１ａは、パ
イプ１０内を放熱部７ａから吸熱部７ｂに向って、つま
り矢印り方向に重力によってパイプ１０の高低差にした
がって自然流下する。
上記構成において、この発明は、放熱部７ａが吸熱部７
ｂよりも高い位置に設けられたヒートパイプ８を第１図
の熱交換器７としている。したがって、第２図の液体の
熱媒体１１ａがパイプ１０内を重力によって自然流下し
、一方、気体の熱媒体１１ｂが蒸気圧の差によって上昇
するので、動力を必要としない。
ｂよりも高い位置に設けられたヒートパイプ８を第１図
の熱交換器７としている。したがって、第２図の液体の
熱媒体１１ａがパイプ１０内を重力によって自然流下し
、一方、気体の熱媒体１１ｂが蒸気圧の差によって上昇
するので、動力を必要としない。
また、液体の熱媒体１１ａが気化して、気体の熱媒体１
１ｂが液化して熱交換するから、つまり熱媒体１１の大
きい気化潜熱を利用することによって熱交換するから、
小量の熱媒体１１により多量の熱の交換ができる。また
、吸熱と放熱とが別々の箇所でなされるから、第１図の
排気管６をディフューザ２に導く必要がない。したがっ
て、熱交換器７を小型化し得る。また、排気ＢをＵター
ンさせる必要もないから、これによる圧損の生じること
がない。
１ｂが液化して熱交換するから、つまり熱媒体１１の大
きい気化潜熱を利用することによって熱交換するから、
小量の熱媒体１１により多量の熱の交換ができる。また
、吸熱と放熱とが別々の箇所でなされるから、第１図の
排気管６をディフューザ２に導く必要がない。したがっ
て、熱交換器７を小型化し得る。また、排気ＢをＵター
ンさせる必要もないから、これによる圧損の生じること
がない。
この発明の第２の実施例を示す第８図において、パイプ
１０は、本管１０ａと、この本管１０ａに連通ずる複数
の枝管１０ｂとからなる。複数の枝管１０ｂは一体のフ
ィン９が固着され、ディフューザ２と排気管６とに挿入
されている。その他の構成は、第１の実施例と同様であ
り、同一物もしくは同一部分に、同一符号を付して、そ
の詳しい説明を省略する。この実施例は、複数の枝管１
０ｂを本管１０ａに連通させることによって、本管１０
ａからの放熱量を小さくするとともに、枝管１０ｂから
の吸放熱を容易なものとし、かつ、ガスタービンの組立
性を向上している。また、一体のフィン９が複数の枝管
１０ｂに固着されているから、圧縮空気Ａおよび排気Ｂ
の流れがスムースになる。
１０は、本管１０ａと、この本管１０ａに連通ずる複数
の枝管１０ｂとからなる。複数の枝管１０ｂは一体のフ
ィン９が固着され、ディフューザ２と排気管６とに挿入
されている。その他の構成は、第１の実施例と同様であ
り、同一物もしくは同一部分に、同一符号を付して、そ
の詳しい説明を省略する。この実施例は、複数の枝管１
０ｂを本管１０ａに連通させることによって、本管１０
ａからの放熱量を小さくするとともに、枝管１０ｂから
の吸放熱を容易なものとし、かつ、ガスタービンの組立
性を向上している。また、一体のフィン９が複数の枝管
１０ｂに固着されているから、圧縮空気Ａおよび排気Ｂ
の流れがスムースになる。
この発明の熱交換器７の第８の実施例を示す第４図にお
いて、熱交換器７はくの字状に曲成された角状のヒート
パイプ８と、とのヒートパイプ８に固着された２枚の金
属製平板１２と、この平板１２における放熱部７ａｋよ
び吸熱部７ｂに設けられたフィン９と、仕切壁１８と、
整流片１４とからなる。この熱交換器７はガスタービン
１台に複数段けられ、矢印Ｅ方向に挿入、取外しされる
もので、上記仕切壁１３が第８図のディフューザ２およ
び排気管６の壁の一部を形成し、メンテナンスを容易に
したものである。もちろん、ディフューザ２および排気
管６にそれぞれ、第４図の熱交換器７を挿入するための
切欠が必要であることは、いうまでもない。
いて、熱交換器７はくの字状に曲成された角状のヒート
パイプ８と、とのヒートパイプ８に固着された２枚の金
属製平板１２と、この平板１２における放熱部７ａｋよ
び吸熱部７ｂに設けられたフィン９と、仕切壁１８と、
整流片１４とからなる。この熱交換器７はガスタービン
１台に複数段けられ、矢印Ｅ方向に挿入、取外しされる
もので、上記仕切壁１３が第８図のディフューザ２およ
び排気管６の壁の一部を形成し、メンテナンスを容易に
したものである。もちろん、ディフューザ２および排気
管６にそれぞれ、第４図の熱交換器７を挿入するための
切欠が必要であることは、いうまでもない。
整流片１４は圧縮空気Ａセよび排気Ｂの流れを整流して
、ここに生じる抵抗を小さくしている。
、ここに生じる抵抗を小さくしている。
この発明のヒートパイプの第４の実施例の要部を示す第
５図において、端のヒートパイプ８Ａは整流片１４が一
体に形成されてなる。その他の構成は第８の実施例と同
様であり、同一部分に同一符号を附して、その説明を省
略する。
５図において、端のヒートパイプ８Ａは整流片１４が一
体に形成されてなる。その他の構成は第８の実施例と同
様であり、同一部分に同一符号を附して、その説明を省
略する。
上記第１ないし第４の実施例では、第４図の放熱ｓ７ａ
における液体の熱媒体１１ａの吸熱部７ｂへの帰還が重
力によってなされるが、毛細管現象によりなされても良
い。ヒートパイプ８の第５の実施例を示す第６図におい
て、パイプ１０の内壁には、細い溝からなるグルービン
グ１０ｃがパイプ１０に一体形成されている。この実施
例の場合、上記液体の熱媒体（図示せず）は、毛細管現
象により放熱部７ａから吸熱部７ｂに帰還される。これ
によれば、放熱部７ａを吸熱部７ｂに対して高い位置に
配設する必要がな（なる。つまり、同一高さに設定され
ても良い。なお、グルービングＩＯＣのかわりに、繊維
状の物をパイプｌｏ内に設けても良い。
における液体の熱媒体１１ａの吸熱部７ｂへの帰還が重
力によってなされるが、毛細管現象によりなされても良
い。ヒートパイプ８の第５の実施例を示す第６図におい
て、パイプ１０の内壁には、細い溝からなるグルービン
グ１０ｃがパイプ１０に一体形成されている。この実施
例の場合、上記液体の熱媒体（図示せず）は、毛細管現
象により放熱部７ａから吸熱部７ｂに帰還される。これ
によれば、放熱部７ａを吸熱部７ｂに対して高い位置に
配設する必要がな（なる。つまり、同一高さに設定され
ても良い。なお、グルービングＩＯＣのかわりに、繊維
状の物をパイプｌｏ内に設けても良い。
以上説明したように、この発明によれば、熱媒体が放熱
部から吸熱部へ重力または毛細管現象によって帰還する
ヒートパイプを熱交換器に用いたから、動力が不要とな
り、かつ熱交換器が小型化され、圧損も小さいものとな
る。
部から吸熱部へ重力または毛細管現象によって帰還する
ヒートパイプを熱交換器に用いたから、動力が不要とな
り、かつ熱交換器が小型化され、圧損も小さいものとな
る。
第１図はこの発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２
図はヒートパイプの縦断面図、第８図は第２の実施例を
示す一部を切欠した斜視図、第４図は第８の実施例を示
す一部を切欠した斜視図、第５図は第４の実施例の要部
を示す縦断面図、第６図はヒートパイプの第５の実施例
を示す切欠した斜視図である。 １・・・圧縮機、８・・・燃焼器、４・・・タービン、
５・・・出口、７・・・熱交換器、８，８Ａ・・・ヒー
トパイプ、１０・・・パイプ、１１・・・熱媒体。 特許出願人 川崎重工業株式会社 代理人 弁理士 難 波 国 英（外１名）１ ：圧
身躯積 ３ｚだ誂霧 ４： ９−ビ′ン ５： 七 ロ ア：！！′！ダ梗隠 ８： ヒートバイフ。 第３図 第４図 第５図 第６図
図はヒートパイプの縦断面図、第８図は第２の実施例を
示す一部を切欠した斜視図、第４図は第８の実施例を示
す一部を切欠した斜視図、第５図は第４の実施例の要部
を示す縦断面図、第６図はヒートパイプの第５の実施例
を示す切欠した斜視図である。 １・・・圧縮機、８・・・燃焼器、４・・・タービン、
５・・・出口、７・・・熱交換器、８，８Ａ・・・ヒー
トパイプ、１０・・・パイプ、１１・・・熱媒体。 特許出願人 川崎重工業株式会社 代理人 弁理士 難 波 国 英（外１名）１ ：圧
身躯積 ３ｚだ誂霧 ４： ９−ビ′ン ５： 七 ロ ア：！！′！ダ梗隠 ８： ヒートバイフ。 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- （１）燃焼器より上流側で圧縮機より下流側とタービン
の出口より下流側とに、減圧されたパイプの内部に熱媒
体を封入したヒートパイプの両端部が挿入され、上記両
端部における上記燃焼器の上流側の上下方向位置が、上
記タービン下流側とほぼ同一またはこれより高い位置と
され、上記ヒートパイプにおける燃焼器の上流側の熱媒
体が重力または毛細管現象によつて上記ヒートパイプの
タービン下流側に帰還される熱交換器を備えたガスター
ビン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149286A JPS62170731A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 熱交換器を備えたガスタ−ビン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149286A JPS62170731A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 熱交換器を備えたガスタ−ビン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62170731A true JPS62170731A (ja) | 1987-07-27 |
Family
ID=11779538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1149286A Pending JPS62170731A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | 熱交換器を備えたガスタ−ビン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62170731A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650173A (ja) * | 1991-11-23 | 1994-02-22 | Rwe Energie Ag | 段階的建設計画によりあらかじめ設計されている大型発電所に接続されるべき衛星発電所 |
| US7600382B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-10-13 | Ralls Jr Stephen Alden | Turbine engine with interstage heat transfer |
| JP2010031868A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | General Electric Co <Ge> | 発電プラントの始動にヒートパイプを使用する装置及び方法 |
| JP2012149542A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料予熱システム、ガスタービン発電システムおよび燃料予熱方法 |
-
1986
- 1986-01-22 JP JP1149286A patent/JPS62170731A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650173A (ja) * | 1991-11-23 | 1994-02-22 | Rwe Energie Ag | 段階的建設計画によりあらかじめ設計されている大型発電所に接続されるべき衛星発電所 |
| US7600382B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-10-13 | Ralls Jr Stephen Alden | Turbine engine with interstage heat transfer |
| JP2010031868A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | General Electric Co <Ge> | 発電プラントの始動にヒートパイプを使用する装置及び方法 |
| JP2012149542A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料予熱システム、ガスタービン発電システムおよび燃料予熱方法 |
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