JPH04107451U - ガスタ−ビンの熱交換器シ−ル座の取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器のシ−ル座の熱膨張による歪みを防
止して高圧の圧縮空気が低圧のガス側に漏れることを阻
止する。 【構成】 回転蓄熱式熱交換器を備えたガスタ−ビンに
おいて、上記熱交換器のシ−ルのシ−ル座をガスタ−ビ
ンの外側筐体２２で支持する支持機構２７〜３０を設
け、このシ−ル座とガスタ−ビンの内側筐体との間隙に
間隙間を気密に保持する可撓性部材３１１を設け、上記
シ−ル座を冷却する冷却機構６１〜６８を設けている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は特に、自動車用セラミックガスタ−ビンの熱交換器シ−ル座の取付け 構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用原動機としてセラミックガスタ−ビン（以下、ＣＧＴと称す）を使用 することを目的として各国で開発が進行中である。このように自動車用エンジン にセラミックガスタ−ビンを使用する場合に、熱効率を向上させるために排気ガ スからの熱回収を図っている。

【０００３】 つまり、自動車ＣＧＴにおいては、吸入された大気を圧縮機により圧縮した後 、燃焼器に送り込む前にその圧縮空気を回転蓄熱式熱交換器を介して予熱するよ うにしている。この回転蓄熱式熱交換器は回転する円筒状のハニカム形状の蓄熱 体（コア）の一方の半円部分にＣＧＴから排出される低圧高温ガスを通し、他方 の半円部分に圧縮機から送られる高圧低温の圧縮空気を通して燃焼器に送り込む ようにしている。このような熱交換器の運転中に、高圧の圧縮空気が低圧のガス 側に漏れるのを防止するたに、熱交換器の両面にΘ形状のシ−ルを取付け、回転 熱交換器の摺動は固体潤滑により行っていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、ＣＧＴから排出される低圧高温ガスは900 度の高温でせあるために、 熱交換器を通過する際にシ−ル座も加熱され、特にΘ形状のシ−ル座の中央部（ クロスア−ム）が熱膨脹により延びるため、熱交換器自体が歪み、高圧の圧縮空 気が低圧のガス側に漏れるという事態が発生することがある。このように高圧の 圧縮空気が低圧のガス側に漏れると、熱交換器の変換効率が低下し、燃料消費率 が悪化するという問題点がある。

【０００５】 本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は回転蓄熱式熱交換器を 備えたガスタ−ビンにおいて、熱交換器のシ−ル座の熱膨張による歪みを防止し て高圧の圧縮空気が低圧のガス側に漏れを阻止し、しいては燃料消費率の悪化を 防止するようにしたガスタ−ビンの熱交換器シ−ル座の取付け構造を提供するこ とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の課題は回転蓄熱式熱交換器を備えたガスタ−ビンにおいて、上記熱交 換器のシ−ルのシ−ル座をガスタ−ビンの外側筐体で支持する支持機構を設け、 このシ−ル座とガスタ−ビンの内側筐体との間隙に間隙間を気密に保持する可撓 性部材を設け、上記シ−ル座を冷却する冷却機構を設けたことを特徴とするガス タ−ビンの熱交換器シ−ル座の取付け構造により解決される。

【０００７】

【作用】

熱交換器に取り付けられたシ−ルのシ−ル座をガスタ−ビンの内側筐体（高温 ）によらず、外側筐体（低温）により支持し、シ−ル座と内側筐体間をベロ−ズ で密閉すると共に、シ−ル座を冷却している。

【０００８】

【実施例】

以下図面を参照して本考案の一実施例について説明する。まず、図４を参照し て自動車用ＣＧＴについて概略的に説明する。図４は自動車用ＣＧＴの斜視図で ある。図において、１１はコンプレッサ、１２はコンプレッサタ−ビンである。 吸気口１３から吸入された大気Ａはコンプレッサ１１により圧縮され、その圧縮 空気Ｂは回転蓄熱式熱交換器１４により予熱され、予熱された圧縮空気Ｃとして 燃焼器１５に送り込まれる。この燃焼器１５は内部で燃料を燃焼させ、上記圧縮 空気を加熱し、高温・高圧ガスを排出する。この高温・高圧ガスの持つエネルギ により上記コンプレッサタ−ビン１２及び出力タ−ビン１６が回転される。そし て、この出力タ−ビン１６の出力軸は減速歯車を介して減速され、駆動軸に伝達 される。

【０００９】 次に、上記回転蓄熱式熱交換器１４の支持機構について図１を参照して説明す る。図１は図４の紙面裏側から見た図である。図において、回転蓄熱式熱交換器 １４の外周にはリングギア２１が装着されている。そして、このリングギア２１ をピニオン（図示しない）により駆動することにより、回転蓄熱式熱交換器１４ がその回転軸１４１を中心に回転される。

【００１０】 また、２２は外側筐体（アウタ−ハウジング）、２３は内側筐体（インナ−ハ アジング）である。この外側筐体２２の肉厚部２４にはフランジ２５の一端がね じ止めされている。さらに、このフランジ２５の他端面には上記回転蓄熱式熱交 換器１４のΘ形状のシ−ル座２６（図３）の一部が数箇所で支持されている。ま た、このシ−ル座２６の一部にはテ−パ形状の孔が開けられており、この孔にボ ルト２７を挿入し、ウォッシャ２８とナット２９間に装着されたばね３０の付勢 力によりウォッシャ２８とシ−ル座２６間に挟まれたフランジ２５及び金属製プ ラットホ−ム３０とシ−ル座２６とを圧接している。なお、上記シ−ル座２６と プラットホ−ム３０間には上記回転蓄熱式熱交換器１４の下側外周に沿ってシ− ルリング３１が装着されている。

【００１１】 また、上記プラットホ−ム３０の下面にはベロ−ズ３１１の一端が回転蓄熱式 熱交換器１４の下側外周に沿って装着されており、その他端は内側筐体２３に支 持されている。

【００１２】 また、回転蓄熱式熱交換器１４の下面を摺動自在に支持するシ−ル４２はシ− ル座２６と同様にΘ形状をしている。

【００１３】 以下、シ−ル座２６の中央部（クロスア−ム）２６１を支持する支持機構につ いて説明する。この中央部２６１の一部にはテ−パ形状の孔が開けられており、 この孔にボルト４３を挿入し、ウォッシャ４４とナット４５間に装着されたばね ４６の付勢力によりウォッシャ４４とシ−ル座２６間に挟まれた金属製プラット ホ−ム３０とシ−ル座２６とを圧接している。

【００１４】 また、コンプレッサ１１からの高圧空気が通過する側の回転蓄熱式熱交換器１ ４の支持機構についてはタ−ビン１２からの高温ガスが通過する側の回転蓄熱式 熱交換器１４の支持機構と同様であるので、その詳細な構成は省略する。

【００１５】 また、回転蓄熱式熱交換器１４の上側はＤ状のシ−ル５１がカバ−５２に装着 されている。上記回転蓄熱式熱交換器１４の上側のシ−ル形状をＤ状とすること により、コンプレッサ１１からの低温・高圧の圧縮空気の一部を矢印Ｘに示すよ うに、熱交換器１４の外周に導いて、熱交換器１４を回転駆動する駆動機構の冷 却を行なうと共に、矢印しＹ，Ｚまで低温・高圧の圧縮空気を導いてシ−ル座４ １の冷却を行っている。

【００１６】 なお、４７は断熱部材である。

【００１７】 次に、上記シ−ル座２６の中央部２６１を冷却する冷却機構について図２を参 照して説明する。本実施例では、中央部２６１の下側に位置するプラットホ−ム ３０の数箇所には冷却室６１を設けるように凹部６２が数箇所形成されている。 この凹部６２には冷却空気を通過させるための冷却孔６３が開けられている。ま た、上記凹部６２の下面には冷却用高圧空気導入室６４を設けるように凹状の台 座６５が気密に装着されている。この台座６５に内周面に雌ねじが刻まれた孔６ ６が開けられている。この孔６６に冷却用高圧空気を導くフレキシブルホ−ス６ ７の取付け口６８がねじ込まれている。

【００１８】 また、プラットホ−ム３０の下面はベロ−ズ３１１の一端が装着され、その他 端は外側筐体２２に支持された支持部材６８に気密に装着される。

【００１９】 次に、上記のように構成された本考案の一実施例の動作について説明する。ま ず、吸入口１３から吸入された大気Ａはコンプレッサ１１により圧縮され、その 高圧・低温の圧縮空気は回転蓄熱式熱交換器１４から熱を奪って予熱されて、燃 焼器１５に導入される。燃焼器１５は内部で燃料を燃焼させ、上記圧縮空気を加 熱し、高温・高圧ガスを排出する。この高温・高圧ガスの持つエネルギにより上 記コンプレッサタ−ビン１２及び出力タ−ビン１６が回転される。そして、上記 コンプレッサタ−ビン１２及び出力タ−ビン１６から排出される高温・低圧ガス は上記回転蓄熱式熱交換器１４に導かれる。このため、回転蓄熱式熱交換器１４ が加熱され、高温・低圧ガスと隣接して逆方向に流れている圧縮空気を予熱して いる。

【００２０】 ところで、上記回転蓄熱式熱交換器１４が回転駆動されると、この回転蓄熱式 熱交換器１４を回転自在に支持するシ−ル４１のシ−ル座２６にも熱が伝達され 、特に中央部２６１が高温になろうとするが、中央部２６１はフレキシブルホ− ス６７を介して導入される冷却用空気により冷却されているため、熱膨張を最小 限に押されている。このため、回転蓄熱式熱交換器１４の周辺部におけるそりを 防止し、コンプレッサ１１から送られる高圧・低温の圧縮空気が回転蓄熱式熱交 換器１４を通過して予熱された後に回転蓄熱式熱交換器１４の周辺部から漏れる ことを防止することができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、回転蓄熱式熱交換器を備えたガスタ−ビ ンにおいて、熱交換器のシ−ル座の熱膨張による歪みを防止して高圧の圧縮空気 が低圧のガス側に漏れを阻止し、燃料消費率の悪化を防止するようにしたガスタ −ビンの熱交換器シ−ル座の取付け構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係わるガスタ−ビンの熱交
換器シ−ル座の取付け構造を示す図。

【図２】シ−ル座の冷却部の構造を示す図。

【図３】シ−ル座の平面図。

【図４】セラミックガスタ−ビンの斜視図。

【符号の説明】

１４…回転蓄熱式熱交換器、２１…リングギア、２２…
外側筐体、２３…内側筐体、２６…シ−ル座、３０…金
属製プラットホ−ム、３１…シ−ルリング、３１１…ベ
ロ−ス、４１…シ−ル、６１…冷却室、６３…冷却孔、
６４…冷却用高圧空気導入室、６５…台座、６６…孔、
６７…フレキシブルホ−ス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転蓄熱式熱交換器を備えたガスタ−ビ
   ンにおいて、上記熱交換器のシ−ルのシ−ル座をガスタ
   −ビンの外側筐体で支持する支持機構を設け、このシ−
   ル座とガスタ−ビンの内側筐体との間隙に間隙間を気密
   に保持する可撓性部材を設け、上記シ−ル座を冷却する
   冷却機構を設けたことを特徴とするガスタ−ビンの熱交
   換器シ−ル座の取付け構造。