(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状のケーシングと、該ケーシングの内側に略同心に配置されたライナと、該ライナの内側に略同心に配置された排気管と、を有し、前記ライナの外側に形成された圧縮空気流路と、前記ライナの内側に形成された燃焼室と、を備え、前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気と前記燃焼室で生じた燃焼ガスとを対向させた燃焼器において、
前記ケーシングと前記排気管とが、伝熱可能に結合されており、前記ケーシングの少なくとも一部に前記排気管よりも熱伝導率の高い素材を使用した、ことを特徴とする燃焼器。
【請求項２】
前記ケーシングは、少なくとも４００〜６００℃の範囲内のある温度まで強度を保持可能な素材により構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼器。
【請求項３】
前記ケーシングは、銅、銅合金、銀又は銀合金のいずれかにより構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の燃焼器。
【請求項４】
前記ケーシングは、少なくとも４００〜６００℃の範囲内のある温度まで強度を保持可能な素材により構成された外殻と、該外殻及び前記排気管よりも熱伝導率の高い素材を使用した内殻と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼器。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記排気管との結合部が他の部分よりも肉厚に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼器。
【請求項６】
前記ケーシングの前記圧縮空気流路を形成する面又は前記排気管の前記ライナと対峙する面に伝熱を促進する突起を形成した、ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼器。
【請求項７】
空気を圧縮して吸入するコンプレッサと、該コンプレッサにより生成された圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器と、該燃焼器により生成された燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を有するガスタービンエンジンにおいて、
前記燃焼器は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の燃焼器である、ことを特徴とするガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器及びガスタービンエンジンに関し、特に、小型のガスタービンエンジンに適した燃焼器及び該燃焼器を用いたガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン等の燃焼機関には、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたような円筒形状（又は缶型）の燃焼器が用いられることがある。かかる燃焼器は、略円筒形状のケーシングと、該ケーシングの内側に略同心に配置されたライナと、該ライナの内側に略同心に配置された排気管と、を有し、前記ライナの外側に形成された圧縮空気流路と、前記ライナの内側に形成された燃焼室と、を備え、前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気と前記燃焼室で生じた燃焼ガスとを対向させている。かかる構成により、加熱されたライナを圧縮空気で冷却するとともに、圧縮空気を予熱することにより燃焼効率を高めている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、ライナの外周面に圧縮空気の流れに略直交する面を有する乱流促進体を形成することにより、積極的に乱流を形成して伝熱効果を向上させたガスタービン用燃焼器が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、無人飛行機、ロボット、センサ、監視装置、その他のモバイル機器等の小型の動力源に適したガスタービンエンジンが記載されている。かかる小型ガスタービンエンジンは、通常のガスタービンエンジンと同様に、空気を圧縮して吸入するコンプレッサと、該コンプレッサにより生成された圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器と、該燃焼器により生成された燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記コンプレッサと前記タービンとを連結するロータ軸と、を有している。そして、特許文献２には、コンプレッサ又はタービンホイールの直径が２０ｍｍ以下でロータ軸の軸長が１００ｍｍ以下の小型ガスタービンエンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１２９０７号公報
【特許文献２】特表２００６−５０４９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載されたような燃焼器では、外筒を形成するケーシングは、一般に、熱伝導率の低い材質（例えば、鉄やステンレス鋼等の金属、耐熱性を有する複合材等）により形成されており、圧縮空気の熱エネルギーが外部に逃げないように構成されている。かかる考え方は、当然に、特許文献２に記載されたような小型ガスタービンエンジンに搭載された燃焼器にも適用される。
【０００７】
また、小型ガスタービンエンジンでは、燃焼器の大きさも小さいため、ケーシングの熱容量が小さく、圧縮空気の熱エネルギーが外部に逃げ易くなってしまう。したがって、小型ガスタービンエンジンに使用される燃焼器では、ケーシングに熱伝導率がより低い素材を使用しなければならない又はケーシングの熱抵抗を増やすために肉厚にしなければならない、と考えられていた。
【０００８】
しかしながら、上述した考え方に基づいて燃焼器やガスタービンエンジンを構成しようとすれば、製造コストや重量が増加してしまうという問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、小型化した場合であっても製造コスト及び重量の増加を抑制することができるとともに、効果的に燃焼ガスの熱を再生利用することができる燃焼器及びガスタービンエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、略円筒形状のケーシングと、該ケーシングの内側に略同心に配置されたライナと、該ライナの内側に略同心に配置された排気管と、を有し、前記ライナの外側に形成された圧縮空気流路と、前記ライナの内側に形成された燃焼室と、を備え、前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気と前記燃焼室で生じた燃焼ガスとを対向させた燃焼器において、前記ケーシングと前記排気管とが、伝熱可能に結合されており、前記ケーシングの少なくとも一部に前記排気管よりも熱伝導率の高い素材を使用した、ことを特徴とする燃焼器が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、空気を圧縮して吸入するコンプレッサと、該コンプレッサにより生成された圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器と、該燃焼器により生成された燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を有するガスタービンエンジンにおいて、前記燃焼器は、略円筒形状のケーシングと、該ケーシングの内側に略同心に配置されたライナと、該ライナの内側に略同心に配置された排気管と、を有し、前記ライナの外側に形成された圧縮空気流路と、前記ライナの内側に形成された燃焼室と、を備え、前記圧縮空気流路を流れる圧縮空気と前記燃焼室で生じた燃焼ガスとを対向させた燃焼器であって、前記ケーシングと前記排気管とが、伝熱可能に結合されており、前記ケーシングの少なくとも一部に前記排気管よりも熱伝導率の高い素材を使用した、ことを特徴とするガスタービンエンジンが提供される。
【００１２】
上述した燃焼器及びガスタービンエンジンにおいて、前記ケーシングの素材は、少なくとも４００〜６００℃の範囲内のある温度まで強度を保持可能な素材により構成されていることが好ましい。ここで、「強度を保持可能な素材」とは、燃焼器又はガスタービンエンジンの通常運用条件においても剛性を十分に確保できる素材を意味する。例えば、ケーシングは、銅、銅合金、銀又は銀合金のいずれかにより構成されることが好ましい。
【００１３】
また、前記ケーシングは、少なくとも４００〜６００℃の範囲内のある温度まで強度を保持可能な素材により構成された外殻と、該外殻及び前記排気管よりも熱伝導率の高い素材を使用した内殻と、を有していてもよい。この場合、外殻の熱伝導率は排気管の熱伝導率よりも低くてもよい。
【００１４】
また、前記ケーシングは、前記排気管との結合部が他の部分よりも肉厚に形成されていてもよい。
【００１５】
また、前記ケーシングの前記圧縮空気流路を形成する面又は前記排気管の前記ライナと対峙する面に伝熱を促進する突起を形成してもよい。勿論、前記ケーシングの前記圧縮空気流路を形成する面と前記排気管の前記ライナと対峙する面との両方に伝熱を促進する突起を形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
小型ガスタービンエンジンに使用される燃焼器では、ケーシングに熱伝導率がより低い素材を使用しなければならない又はケーシングの熱抵抗を増やすために肉厚にしなければならないと考えられていたところ、本発明者らの研究により、小型ガスタービンエンジンでは、放熱量よりも入熱量の方が大きく、ケーシングの温度を高温に維持し易い、との知見を得るに至った。本発明は、かかる知見により創案されたものであり、従来の考え方とは逆に、ケーシングに熱伝導率の高い素材を使用したものである。
【００１７】
その結果、上述した本発明の燃焼器及びガスタービンエンジンによれば、排気管を流れる排気ガスの熱エネルギーを効率よくケーシングに伝達することができ、ケーシングの温度を効果的に上昇させることができ、圧縮空気を効果的に予熱することができ、燃料を効果的に低減することができ、効果的に排気ガスの熱を再生利用することができる。また、本発明によれば、従来の考え方とは逆の考え方を採用したことにより、従来の課題であった製造コストや重量の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る燃焼器の第一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る燃焼器の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、を示している。
【図３】本発明に係るガスタービンエンジンの実施形態を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図１〜図３を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係る燃焼器の第一実施形態を示す全体構成図である。
【００２０】
図１に示した本発明に係る燃焼器１の第一実施形態は、略円筒形状のケーシング２と、ケーシング２の内側に略同心に配置されたライナ３と、ライナ３の内側に略同心に配置された排気管４と、を有し、ライナ３の外側に形成された圧縮空気流路５と、ライナ３の内側に形成された燃焼室６と、を備え、圧縮空気流路５を流れる圧縮空気と燃焼室６で生じた燃焼ガスとを対向させた燃焼器１であって、ケーシング２と排気管４とが、伝熱可能に結合されており、ケーシング２の少なくも一部に排気管４よりも熱伝導率の高い素材を使用したことを特徴とする。
【００２１】
前記ケーシング２は、燃焼器１の外殻を形成する部品であり、内側にライナ３及び排気管４が配置される第一円筒部２１と、内側に排気管４が配置される第二円筒部２２と、を有する。第一円筒部２１の径は第二円筒部２２よりも大きく設定されており、その拡径した部分に燃焼室６が配置される。また、第二円筒部２２は、排気管４との結合部を構成しており、第二円筒部２２の内面と排気管４の外面とが面接触するように結合されており、伝熱可能に構成されている。したがって、排気ガスの熱は、排気管４を介して第二円筒部２２に伝熱され、ケーシング２全体に伝熱される。
【００２２】
そして、本第一実施形態においては、ケーシング２の全部に排気管４よりも熱伝導率の高い素材を使用していることから、排気ガスの熱エネルギーがケーシング２に伝達され易く構成されており、ケーシング２の温度を効果的に上昇させることができる。また、ケーシング２の外表面からの放出量よりも第二円筒部からの入熱量を効果的に大きくすることができ、ケーシング２を高温状態（例えば、４００℃以上）に維持することができる。
【００２３】
また、図示した第一実施形態では、第二円筒部２２が第一円筒部２１よりも肉厚に形成されており、第一円筒部２１の厚さｄ１＜第二円筒部２２の厚さｄ２の関係を有している。かかる構成により、結合部における熱容量を大きくすることができ、排気管４から熱を受け取り易くすることができ、熱流入を増加させることができる。また、第一円筒部２１は第二円筒部２２よりも薄く軽く構成されていることから、温度が上昇し易く、第二円筒部２２からの入熱を速やかに第一円筒部２１に伝熱することができる。
【００２４】
また、ケーシング２に熱伝導率の高い素材を使用したことにより、ケーシング２は４００℃以上の高温となり、特に、結合部である第二円筒部２２は６００℃近い高温となる場合がある。そこで、ケーシング２に使用する素材は、少なくとも４００〜６００℃の範囲内のある温度まで強度を保持可能な素材により構成されていることが好ましい。ここで、「強度を保持可能な素材」とは、燃焼器又はガスタービンエンジンの通常運用条件においても剛性を十分に確保できる素材を意味する。具体的には、ケーシング２は、銅、黄銅や青銅等の銅合金、銀、銀合金等の素材により構成される。例えば、銅の融点は約１０８３℃、六四黄銅（銅が約６０％、亜鉛が約４０％）の融点は約９０５℃、青銅の融点は約９５０℃、銀の融点は約９６２℃であり、４００〜６００℃の範囲内において剛性を十分に確保することができる。また、銅の熱伝導率は約３９８Ｗ／ｍｋ、黄銅の熱伝導率は約１０６Ｗ／ｍｋ、銀の熱伝導率は約４２０Ｗ／ｍｋであり、いずれもステンレス鋼の熱伝導率（約１６〜２６Ｗ／ｍｋ）や鉄の熱伝導率（約８４Ｗ／ｍｋ）よりも大きい。
【００２５】
なお、本発明において、ケーシング２に使用される素材は、上述した素材に限定されるものではなく、排気管４よりも熱伝導率の高い素材であって、高温状態で一定の強度を有する素材であれば、他の素材を使用してもよいことは勿論である。また、ここでは、少なくとも４００〜６００℃の範囲内において強度が必要な場合について説明したが、かかる数値は単なる一例であり、ガスタービンの種類、大きさ、容量、燃料の種類、使用方法等の条件により適宜変更されるものである。
【００２６】
上述したケーシング２の熱エネルギーは、圧縮空気流路５を流れる圧縮空気の予熱に利用される。圧縮空気を予熱することにより、燃焼室６における燃焼効率を効果的に向上させることができ、燃料の低減を図ることができる。そこで、第一実施形態では、伝熱効果をより向上させるために、圧縮空気流路５を形成する面に伝熱を促進する複数の突起２３を形成している。かかる突起２３は、圧縮空気の進行方向に対して略垂直な面を有している。したがって、突起２３を形成することにより、局部的な乱流の形成を促進することができ、伝熱効果を向上させることができる。
【００２７】
前記ライナ３は、略円筒形状の外観を有し、外側ライナ３１、内側ライナ３２及び連結部３３により構成されている。これらの外側ライナ３１、内側ライナ３２及び連結部３３は、一体に形成されていてもよいし、組み立て可能な部品により構成されていてもよい。なお、連結部３３は、外側ライナ３１と内側ライナ３２との上流側の端部を塞ぐ蓋部材である。
【００２８】
外側ライナ３１は、ケーシング２の内周面と対峙するように配置されており、連結部３３寄りの端部に圧縮空気導入口３４が形成されている。圧縮空気導入口３４は、例えば、図示したように、外側ライナ３１が内側に窪んだ部分に形成されるとともに、圧縮空気が円周方向に導入されるように形成されている。また、圧縮空気導入口３４は、図示したように、二段に形成されていてもよい。かかる圧縮空気導入口３４の形状や配置は、図示したものに限定されるものではなく、従来から使用されている種々の形状や配置を適宜選択することができることは勿論である。また、外側ライナ３１の上流側の端部は、燃焼器１の上流側の端部に配置される蓋部材１１に固定される。なお、蓋部材１１は、有底円筒形状をなしており、底部１１ａと側面部１１ｂとを有する。そして、底部１１ａの中心部にはタービン７が配置され、側面部１１ｂとケーシング２との隙間により圧縮空気入口１２が構成されており、外側ライナ３１は側面部１１ｂの端部に連結されている。
【００２９】
内側ライナ３２は、排気管４の外周面と対峙するように配置されており、周面に複数の希釈口３５が形成され、下流側の端部に冷却口３６が形成されている。図示したように、内側ライナ３２と排気管４との間には一定の隙間が形成されており、圧縮空気を送流可能な副流路３７が形成されている。かかる副流路３７を経由して希釈口３５から燃焼室６内に圧縮空気を導入することができるように構成されている。また、内側ライナ３２の上流側の端部は、排気管４の一部に挿通され、燃焼ガスがタービン７に排気される手前で冷却口３６から圧縮空気を導入することができるように構成されている。また、内側ライナ３２の排気管４と対峙する面には、ライナ３の冷却効果を向上させるために伝熱を促進する複数の突起３８を形成してもよい。
【００３０】
前記排気管４は、略円筒形状をなしており、上流側にフランジ部４１が形成され、下流側に係止部４２が形成されている。また、排気管４の内側は、タービン７で仕事をした燃焼ガス、すなわち、排気ガスが送流される排気流路４３を構成している。かかる排気管４は、高温（例えば、８００℃以上）の排気ガスに晒される部品であるため、耐熱性の観点からステンレス鋼や鉄合金により構成されることが多い。なお、排気管４の上流側には、蓋部材１１の底部１１ａからタービン７が挿入されている。
【００３１】
フランジ部４１は、蓋部材１１の底部１１ａと略平行な面を形成し、燃焼ガス出口３９及びタービン入口４４を形成している。フランジ部４１の底部１１ａ側には、断面翼形状の整流板４５を形成するようにしてもよい。フランジ部４１のライナ３側の面には、略円筒形状の挿通部４６が形成されており、内側ライナ３２を挿通して支持できるように構成されている。また、挿通部４６の外周面には複数の溝が形成されており、かかる溝が副流路３７から冷却口３６に圧縮空気を送流する流路を構成している。
【００３２】
係止部４２は、ケーシング２の第二円筒部２２を係止する凸部である。かかる係止部４２及びその下流の排気管４は、ケーシング２の第二円筒部２２と面接触するように構成されており、伝熱可能に構成されている。上述したように、排気管４は、ステンレス鋼や鉄合金により構成されることが多く、ケーシング２を銅合金や銀合金等により構成することにより、ケーシング２を排気管４よりも熱伝導率の高い素材で構成することができる。
【００３３】
また、排気管４のライナ３（内側ライナ３２）と対峙する面に伝熱を促進する複数の突起４７を形成してもよい。かかる突起４７を形成することにより、副流路３７を流れる圧縮空気による排気管４の冷却効果を向上させることができ、排気ガスの熱エネルギーを排気管４に伝達させ易くすることができ、結果として、ケーシング２への入熱量を増大させることができる。
【００３４】
前記圧縮空気流路５は、ケーシング２の内周面と、蓋部材１１の側面部１１ｂ及びライナ３（外側ライナ３１）との隙間により構成されている。圧縮空気入口１２から送流された圧縮空気は、圧縮空気流路５を経由して、圧縮空気導入口３４及び副流路３７に送流される。
【００３５】
前記燃焼室６は、ライナ３により囲まれた空間により構成されている。また、燃焼室６の内部には、図示しない燃料配管が配置されており、圧縮空気導入口３４から燃焼室６内に供給された圧縮空気中に燃料を供給できるように構成されている。かかる燃焼室６で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス出口３９から排出され、タービン７で仕事をした後、排気流路４３から外部に排出される。
【００３６】
上述した第一実施形態によれば、排気管４を流れる排気ガスの熱エネルギーを効率よくケーシング２に伝達することができ、ケーシング２の温度を効果的に上昇させることができ、圧縮空気を効果的に予熱することができ、燃料を効果的に低減することができ、効果的に排気ガスの熱を再生利用することができる。
【００３７】
次に、本発明に係る燃焼器１の他の実施形態について説明する。ここで、図２は、本発明に係る燃焼器の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、を示している。また、各図における燃焼器１は、中心軸を含む断面の片側半分のみを図示している。なお、各図において、図１に示した第一実施形態と同じ構成部品については同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３８】
図２（Ａ）に示した第二実施形態は、ケーシング２を少なくとも４００〜６００℃の範囲内のある温度まで強度を保持可能な素材により構成された外殻２０１と、外殻２０１及び排気管４よりも熱伝導率の高い素材を使用した内殻２０２と、により構成したものである。外殻２０１には、熱が外部に逃げることを防ぐために、例えば、熱伝導率は高くはないが耐熱性に優れたステンレス材や鉄合金等が使用される。なお、外殻２０１の熱伝導率は排気管４の熱伝導率よりも低くてもよい。また、外殻２０１により、ケーシング２の形状が保持されていることから、内殻２０２には、熱伝導率に優れる一方、４００〜６００℃の範囲で強度を保持することが難しい素材（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等）を使用することができる。勿論、内殻２０２に、熱伝導率が高く耐熱性も備えた、銅、銅合金、銀、銀合金等の素材を使用してもよい。このように、ケーシング２の一部（内殻２０２）に排気管４よりも熱伝導率の高い素材を使用するようにしても第一実施形態と同様の効果を奏する。また、外殻２０１で強度保持し、内殻２０２で熱伝達させることにより、ケーシング２に必要な機能を外殻２０１と内殻２０２とに分担させることができ、素材選択や設計の自由度を増大させることができる。
【００３９】
図２（Ｂ）に示した第三実施形態は、第一実施形態と同様に、ケーシング２の全部に熱伝導率の高い素材を使用したものである。また、第三実施形態においては、第二円筒部２２を肉厚に形成せず、ケーシング２に乱流促進体（突起２３）を形成せず、排気管４に伝熱促進体（突起４７）を形成していない。すなわち、これらの構成は、燃焼器の形状、大きさ、容量、燃料の種類、使用方法等の条件により適宜選択して使用されるものであり、条件によっては第三実施形態のように、ケーシング２に熱伝導率の高い素材を使用しただけのものであっても、十分に従来の燃焼器よりも効果的に排気ガスの熱を再生利用することができる場合もある。本発明者らの研究によれば、このケーシング２の素材の変更は、熱の再生利用に対しての寄与率が５０〜８０％と高いことが予測されている。
【００４０】
図２（Ｃ）に示した第四実施形態は、第一実施形態と同様に、ケーシング２の全部に熱伝導率の高い素材を使用し、第二円筒部２２を肉厚に形成し、ケーシング２に乱流促進体（突起２３）を形成したものである。また、第四実施形態においては、排気管４に伝熱促進体（突起４７）を形成していない。本発明者らの研究によれば、伝熱促進体（突起４７）の形成は、熱の再生利用に対しての寄与率が数％と低いことが予測されている。したがって、かかる構成によっても十分な熱再生利用効果を発揮させることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態は単なる一例であり、第二円筒部２２を肉厚に形成すること、ケーシング２に乱流促進体（突起２３）を形成すること、排気管４に伝熱促進体（突起４７）を形成することは、燃焼器の形状、大きさ、容量、燃料の種類、使用方法等の条件により適宜選択して組み合わせることができるものであり、図示した実施形態の組み合わせに限定されるものではない。
【００４２】
最後に、本発明に係るガスタービンエンジンの実施形態について説明する。ここで、図３は、本発明に係るガスタービンエンジンの実施形態を示す全体構成図である。なお、図１に示した第一実施形態と同じ構成部品については同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００４３】
図３に示した本発明に係るガスタービンエンジンの実施形態は、空気を圧縮して吸入するコンプレッサ８と、コンプレッサ８により生成された圧縮空気に燃料を供給して燃焼させる燃焼器１と、燃焼器１により生成された燃焼ガスにより駆動されるタービン７と、を有するガスタービンエンジンであって、燃焼器１は、略円筒形状のケーシング２と、ケーシング２の内側に略同心に配置されたライナ３と、ライナ３の内側に略同心に配置された排気管４と、を有し、ライナ３の外側に形成された圧縮空気流路５と、ライナ３の内側に形成された燃焼室６と、を備え、圧縮空気流路５を流れる圧縮空気と燃焼室６で生じた燃焼ガスとを対向させた燃焼器１であって、ケーシング２と排気管４とが、伝熱可能に結合されており、ケーシング２の少なくも一部に排気管４よりも熱伝導率の高い素材を使用したことを特徴とする。なお、図３に示した燃焼器１には、図１に示した燃焼器１の第一実施形態を採用しており、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４４】
前記コンプレッサ８は、図示したように、ロータ軸９によりタービン７と同軸に連結されている。ロータ軸９は、タービン７の背面に形成されたスラスト軸受９１及びロータ軸９の中間部に配置されたラジアル軸受９２により安定して回転駆動できるように支持されている。また、ロータ軸９には、発電機１０が配置されている。発電機１０は、例えば、ロータとステータとから構成されており、ハウジング１０１の内部に収容されている。なお、発電機１０は必須の部品ではなく、不要であれば省略してもよい。
【００４５】
また、コンプレッサ８とハウジング１０１とは、略円筒形状のコンプレッサケーシング８１により囲まれており、ハウジング１０１とコンプレッサケーシング８１との間に圧縮空気流路８２が形成されている。
【００４６】
燃焼器１のケーシング２とコンプレッサケーシング８１との連結部には、略ドーナツ形状の遮熱部材８３を介在させるようにしてもよい。かかる遮熱部材８３は、ケーシング２とコンプレッサケーシング８１との間、ハウジング１０１と蓋部材１１との間に介在し、燃焼器１の熱がコンプレッサ８や発電機１０等に伝達し難くなるように構成されている。また、遮熱部材８３の内部又は近傍に冷却流路を形成し、圧縮空気の一部を送流又は回流できるように構成してもよい。
【００４７】
上述したガスタービンエンジンの実施形態によれば、従来のガスタービンエンジンと同様に、コンプレッサ８の回転駆動により圧縮空気を生成し、圧縮空気を圧縮空気流路８２から燃焼器１の圧縮空気流路５に送流し、圧縮空気を燃焼室６に供給し、燃焼室６で生成された燃焼ガスはタービン７を回転駆動させた後、排気流路４３から外部に放出される。
【００４８】
そして、本発明に係る実施形態では、燃焼器１のケーシング２の少なくも一部に排気管４よりも熱伝導率の高い素材を使用したことにより、排気管４を流れる排気ガスの熱エネルギーを効率よくケーシング２に伝達することができ、ケーシング２の温度を効果的に上昇させることができ、圧縮空気を効果的に予熱することができ、燃料を効果的に低減することができ、効果的に排気ガスの熱を再生利用することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態は、燃焼器１（ケーシング２の第一円筒部２１）の径が５０〜１００ｍｍ程度の小型ガスタービンエンジン又は容量が数百ｃｍ３程度の小型ガスタービンエンジンに適用すると、より効果を発揮し易い。例えば、コンプレッサ８により生成された圧縮空気が、３気圧、１８０℃の条件である場合に、通常のガスタービンエンジンよりも約２０％の熱再生効果を発揮し、約２割の燃料を低減することができる。また、本発明を用いない小型ガスタービンエンジンと比較した場合であっても、約１０％の熱再生効果を発揮し、約１割の燃料を低減することができる。
【００５０】
なお、本発明に係るガスタービンエンジンは、図示したものに限定されず、コンプレッサ８は、遠心圧縮機、軸流圧縮機、斜流圧縮機等のいずれであってもよいし、タービン７は、半径流タービン、軸流タービン、斜流タービンのいずれであってもよいし、燃焼器１は、第一実施形態〜第四実施形態のいずれであってもよい。
【００５１】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１…燃焼器
２…ケーシング
３…ライナ
４…排気管
５…圧縮空気流路
６…燃焼室
７…タービン
８…コンプレッサ
９…ロータ軸
１０…発電機
１１…蓋部材
１１ａ…底部
１１ｂ…側面部
１２…圧縮空気入口
２１…第一円筒部
２２…第二円筒部
２３…突起
３１…外側ライナ
３２…内側ライナ
３３…連結部
３４…圧縮空気導入口
３５…希釈口
３６…冷却口
３７…副流路
３８…突起
３９…燃焼ガス出口
４１…フランジ部
４２…係止部
４３…排気流路
４４…タービン入口
４５…整流板
４６…挿通部
４７…突起
８１…コンプレッサケーシング
８２…圧縮空気流路
８３…遮熱部材
９１…スラスト軸受
９２…ラジアル軸受
１０１…ハウジング
２０１…外殻
２０２…内殻
【図１】
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【図２】
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【図３】
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