(57)【要約】      （修正有）【課題】空気等の冷却媒体が利用できない、水中における水中航走体における動力部の冷却システムを提供する。【解決手段】少なくとも反応燃焼させて高温流体を吐出させる燃焼器２と、高温流体が供給されて動力を発生するタービン３と、タービン３からの動力により動作する動作部５とを具備する水中航走体１における動力部の冷却システムであって、動力部５に水を水中航走体１の航走位置における水圧に比較して高い圧力で導入する水導入部と、高い圧力で導入された水と、タービン３からの排気を抽気して、抽気された排気とを熱交換１０し、熱交換後の排気を、タービン３に還流してタービン２を冷却する排気還流部と、を具備する。タービン３は、熱交換後の排気をフィルム冷却、さらに中空で表面に遮熱コーティングを施したタービン翼に循環させて冷却することもできる。【選択図】図１
2014201108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも反応燃焼させて高温流体を吐出させる燃焼器と、前記高温流体が供給されて動力を発生するタービンと、該タービンからの動力により動作する動作部とを具備する水中航走体における動力部の冷却システムであって、
前記動力部に海水を前記水中航走体の航走位置における水圧に比較して高い圧力で導入する水導入部と、
該高い圧力で導入された海水と、前記タービンからの排気を抽気して、該抽気された排気とを熱交換し、該熱交換後の排気を、前記タービンに還流して前記タービンを冷却する排気還流部と、
を具備することを特徴とする水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項２】
前記海水導入部は、前記海水を前記水圧に比較して高い圧力で前記動力部に導入されるように配管された海水導入管を備え、
前記排気還流部は、前記タービンからの排気を排出する排気管と該排気管に分岐して前記タービンからの排気を抽気し、該抽気された排気を前記タービンのタービン翼に還流する排気還流管を備え、
該排気還流管にフィルタと、前記海水導入管を通過させて、前記海水導入管に導入された水と前記抽気された排気とを熱交換する熱交換器とを介在させた、
ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項３】
前記水圧に比較して高い圧力で前記動力部に導入された海水は、前記燃焼器を通過させて熱交換により得られた燃焼器冷却水である、
ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項４】
前記タービンにおける排気管の前記排気還流管との分岐点より上流側に介在される排気タービンと、
前記排気還流管の前記熱交換器下流側に、前記排気タービンに同軸的に回転可能に設けられ、前記熱交換器通過後の前記タービン冷却用排気を加圧するコンプレッサと、
を具備することを特徴とする請求項２に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項５】
前記タービン下流側に、前記タービン下流から前記排気タービンを迂回して、前記排気タービンの下流側で前記タービン冷却後の排気を合流する迂回排気管を備えた、ことを特徴とする請求項４に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項６】
前記タービン下流側に、前記タービン下流から前記排気タービンの排気管の上流側に、前記タービン冷却後の排気を合流させる迂回排気管を備えた、ことを特徴とする請求項４に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項７】
前記海水導入部は、前記水を前記水圧に比較して高い圧力で前記動力部に導入され、前記燃焼器を通過させて熱交換するように配管された海水導入管を備え、
前記排気還流部は、前記タービンからの排気を排出し、該排気を前記タービンのタービン翼に還流する排気還流管を備え、
前記海水導入管の下流側に熱交換器を設けて該熱交換器に前記排気還流管を通過させて前記燃焼器通過後の海水と前記タービンからの排気とを熱交換させて、該熱交換後の排気を前記タービンのタービン翼に還流するようにし、
前記燃焼器の下流側の前記熱交換器に至る海水導入管に介在され、前記燃焼器通過後の海水を加圧する水タービンと、
前記排気還流管の前記熱交換器の通過下流側に、前記水タービンに同軸的に回転可能に設けられ、前記熱交換器通過後の前記タービン冷却用排気を加圧するコンプレッサと、を具備することを特徴とする請求項１に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項８】
前記タービンは、表面に多数の微細孔を有するタービン翼を備え、
前記熱交換器通過後の排気を前記タービンに供給して、前記タービン翼表面の微細孔から噴出させて、前記タービンを冷却するフィルム冷却を行う、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【請求項９】
前記タービンは、内部に冷却通路あるいは中空で表面に遮熱コーティングを施したタービン翼を備え、前記熱交換器通過後の排気を、前記タービン翼に循環させて前記タービンを冷却するようにした、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の水中航走体における動力部の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で使用される水中航走体における動力部の冷却システムに関し、特には、空気等の冷却媒体が利用できない水中における、水中航走体における動力部の冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガスタービンは、航空機用を初めとして、発電用、コージェネレーションシステム、高速艇、水中航走体などの動力源として、広範に用いられてきている。
タービンは、タービン入口温度の高温化は熱効率の向上に寄与するため、タービン翼、燃焼器など高温部材の冷却は、性能向上の観点から、必要不可欠の技術的課題となっている。
ここで、タービン翼の冷却手段として、冷却効率を高めるために、対流冷却から、インピンジ冷却、ピンフィン冷却、全面フィルム冷却等が提案され、構造を微細化して、トランスピレーション冷却構造という、高い冷却性能を目指している。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ガスタービンの冷却手法として、空気冷却式のガスタービンタービン翼を開示している。すなわち、特許文献１では、タービン翼内にロータの中心部から冷却空気を送入する冷却流路を形成し、この流路を流れて温度上昇した冷却空気の一部を中間室へ導入する流出口を設けるようにしている。
【０００４】
一方、本出願人は、特許文献２のように、エアセパレータとロータの間、及びエアセパレータとディスクの間に形成された一連の円筒状空気流路を備え、同空気流路を経由してタービン翼冷却用の空気を導入するガスタービンタービン翼の冷却装置において、流路の内壁を構成するロータ又はディスクの外面に半径方向外方に突出して設けられた環状凸部、流路の外壁を構成するエアセパレータの内面の環状凸部に向き合う位置において空気流路となる隙間を介して環状凸部を覆うように設けられた環状凹部、及び一端が同環状凹部の奥底部に連なり他端が同エアセパレータ外周側空間に連なる複数個の貫通孔を備えた構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−６４６０１号公報
【特許文献２】特許第３１６０４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２はいずれも冷却空気が自由に取り込める環境にあることが前提にあるものであるから、これが、例えば、水中を航走する水中航走体においては、上述のガスタービンのような、冷却空気を用いたフィルム冷却、中空冷却といった冷却手法は適用できない。
【０００７】
そこで、水中航走体において、冷却空気以外の冷却媒体を用いた冷却手法が提案されるに至っている（図６参照）。
すなわち、図６に示す水中航走体１では、水中航走体１が海水中を航走することから、冷却空気以外の冷却媒体として海水を用いることが提案された（非公知）。
ここでの水中航走体１は、動力部として所定の燃料と空気（酸素）との混合気を燃焼させて高温流体である燃焼排ガスを放出する燃焼器２と、燃焼排ガスが供給されて動力を発生するタービン３とを具備する。また、タービン３は、燃焼器２からの燃焼排ガスを、排気管４を通じて供給されて回転力を発生し、動作部５を構成する例えば発電機、伝達機構を介して推進用プロペラ（いずれも図示省略）を回転させるようにしている。
ここでは、水中航走体１における動力部に導入される海水をそのまま、直接、タービン３に供給してタービンディスク、ロータ、タービン翼の冷却に用いるようにしている。
【０００８】
このような冷却手法によれば、空気等の冷却媒体が利用できなくても、海水を冷却媒体として用いることで、構成も単純であり、特に上述のような水中航走体１に適した冷却手法であるといえる。
【０００９】
しかしながら、上述のように海水を直接、タービン３に供給してタービンディスク、ロータ、タービン翼の冷却するために、高温化したタービン３に接触した海水は蒸発し、タービンディスク、ロータ、タービン翼の接触表面にＮａｃｌが析出し、急速に腐食が進行して、使いものにならなくなる。
本発明は以上のような課題を解決するために提案されたものであって、海水を利用した場合であっても、海水が直接タービンの可動部に触れることなく、効果的に動力部を冷却することができる、水中航走体における動力部の冷却システム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】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明では、少なくとも反応燃焼させて高温流体を吐出させる燃焼器と、高温流体が供給されて動力を発生するタービンと、タービンからの動力により動作する動作部とを具備する水中航走体における動力部の冷却システムであって、動力部に海水を水中航走体の航走位置における海水圧に比較して高い圧力で導入する海水導入部と、高い圧力で導入された海水と、タービンからの排気を抽気して、抽気された排気とを熱交換し、熱交換後の排気を、タービンに還流して前記タービンを冷却する排気還流部と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
これにより、タービンからの排気を、導入された高圧の海水と熱交換することで、冷却用排気としてタービンに還流して、タービンを冷却することができる。
なお、燃焼器は、ポンプにて海水を利用して冷却されている。
【００１２】
また、請求項２に記載の本発明では、海水導入部は、海水を海水圧に比較して高い圧力で動力部に導入されるように配管された海水導入管を備え、排気還流部は、タービンからの排気を排出する排気管と排気管に分岐してタービンからの排気を抽気し、抽気された排気をタービンのタービン翼に還流する排気還流管を備え、排気還流管にフィルタと、海水導入管を通過させて、海水導入管に導入された海水と抽気された排気とを熱交換する熱交換器とを介在させた、ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、タービンからの高温の排気を、水中航走体の航走位置における海水圧に比較して高い圧力で導入された海水と熱交換することで、温度が低下した排気が得られ、この排気をタービンの冷却に供することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の本発明では、海水圧に比較して高い圧力で動力部に導入された海水は、燃焼器を通過させて熱交換により得られた燃焼器冷却水である、ことを特徴とする。
【００１５】
これにより、燃焼器を通過させて熱交換により得られた燃焼器冷却水と、タービンからの排気とを熱交換によりタービンを冷却することができるので、相乗的に熱効率を高めることができ、動力性能の向上に寄与し得る。
【００１６】
また、請求項４に記載の本発明では、タービンにおける排気管の排気還流管との分岐点より上流側に介在される排気タービンと、排気還流管の熱交換器下流側に、排気タービンに同軸的に回転可能に設けられ、熱交換器通過後のタービン冷却用排気を加圧するコンプレッサと、を具備することを特徴とする。
【００１７】
これにより、タービンからの排気は、排気タービンを通過することで排気タービンを回転させて、排気エネルギーを回収し、排気タービン通過後の排気は、熱交換器にもたらされる。一方、燃焼器を通過させて熱交換により得られた燃焼器冷却水を、熱交換器において排気タービン通過後の排気と熱交換する。熱交換器において排気は冷却され、冷却された排気は排気タービンの回転に伴って回転するコンプレッサで加圧され、タービンの冷却に供することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の本発明では、タービン下流側に、タービン下流から排気タービンを迂回して、排気タービンの下流側でタービン冷却後の排気を合流させる迂回排気管を備えた、ことを特徴とする。
【００１９】
これにより、タービンからの排気を、排気タービンを迂回して排気タービン下流側の排気管に合流させる迂回排気管を備えたので、排気還流管への排気を十分確保することができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の本発明では、タービン下流側に、タービン下流から排気タービンの排気管の上流側に、タービン冷却後の排気を合流させる迂回排気管を備えた、ことを特徴とする。
【００２１】
これにより、タービン冷却後の排気は、迂回排気管を通して排気され、全て排気タービンを通過させて熱交換器にもたらされる。排気タービンは排気管の他に迂回排気管を通過する排気によって回転が排気管からのみの排気による回転に比較して増大し、これに伴って熱交換器通過後の冷却された排気量が増大する。そして、熱交換器下流のコンプレッサが排気タービンの回転量増大に対応して、回転が促進され、これにより、タービンへの冷却排気の量を十分確保することができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の本発明では、海水導入部は、海水を水圧に比較して高い圧力で動力部に導入され、燃焼器を通過させて熱交換するように配管された海水導入管を備え、排気還流部は、タービンからの排気を排出し、排気をタービンのタービン翼に還流する排気還流管を備え、海水導入管の下流側に熱交換器を設けて熱交換器に排気還流管を通過させて燃焼器通過後の海水とタービンからの排気とを熱交換させて、熱交換後の排気をタービンのタービン翼に還流するようにし、燃焼器の下流側の熱交換器に至る海水導入管に介在される、燃焼器通過後の海水を通過させる海水タービンと、排気還流管の熱交換器の通過下流側に、海水タービンに同軸的に回転可能に設けられ、熱交換器通過後のタービン冷却用排気を加圧するコンプレッサと、を具備することを特徴とする。
【００２３】
これにより、燃焼器を通過した海水は、海水タービンが回転することで海水からのエネルギーを回収し、熱交換器を通過後、水中航走体外側に排出することができる。一方、排気タービンからの排気は、熱交換器を通過させることで熱交換によって排気は冷却され、この排気はタービンに供給される際、途中で海水タービンの回転によって回転するコンプレッサで加圧され、十分な加圧力でタービンに供給され、タービンを効率的に冷却することができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の本発明では、タービンは、表面に多数の微細孔を有するタービン翼を備え、熱交換器通過後の排気をタービンに供給して、タービン翼表面の微細孔から噴出させて、タービンを冷却するフィルム冷却を行う、ことを特徴とする。
【００２５】
これにより、効果的にタービンを冷却することができ、性能向上に寄与し得る。
【００２６】
さらに、請求項９に記載の本発明では、タービンは、内部に冷却通路あるいは中空で表面に遮熱コーティングを施したタービン翼を備え、熱交換器通過後の排気を、タービン翼に循環させてタービンを冷却するようにした、ことを特徴とする。
【００２７】
これにより、効果的にタービンを冷却することができ、性能向上に寄与し得る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、空気等の冷却媒体が利用できない、水中における水中航走体であっても、海水を取り込んで、タービン排気と熱交換させ、熱交換後の排気をタービンの冷却に用いることができるので、構造が複雑化することなく、水中航走体の動力部を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムの第１実施形態の要部系統説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態の要部系統説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態の要部系統説明図である。
【図４】（ａ）本発明の第４実施形態の一例を示す要部系統説明図、（ｂ）本発明の第４実施形態の別例を示す要部系統説明図である。
【図５】本発明の第５実施形態の要部系統説明図である。
【図６】本発明に関連した中間技術の要部系統説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムについて、種々の実施形態を挙げ、添付された図面に基づいて説明する。
(第１実施形態)
図１に、本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムの第１実施形態を模式的に示す。ここでの水中航走体は、少なくとも反応燃焼させて高温流体を吐出させる燃焼器と、高温流体が供給されて動力を発生するタービンと、タービンからの動力により、動作する動作部と、を具備するものであり、本発明に関連する構成要素のみを示している。ここでは、海水中で使用される水中航走体について説明する。
【００３１】
水中航走体１は、艦体（図示省略）内に艤装される動力部として、所定の燃料と空気（酸素）との混合気を燃焼させて高温流体である燃焼排ガスを放出する燃焼器２と、燃焼排ガスが供給されて動力を発生するタービン３とを具備する。
かかる水中航走体１において、燃焼器２は、例えば、図示はしないが艦体内に配設される燃料タンクからの燃料と酸素発生装置からの酸素とを燃焼反応させて高温の燃焼排ガスを排出する機能のものである。
また、タービン３は、燃焼器２からの燃焼排ガスを、排気管４を通じて供給されるようになっている。すなわちタービン３は燃焼器２からの燃焼排ガスにより回転力を発生し、動作部５を構成する例えば発電機、伝達機構を介して推進用プロペラ（いずれも図示省略）を回転させるようにしている。
【００３２】
また、以上のような水中航走体１は、動力部の冷却システムとして、動力部に海水を水中航走体１の航走位置における海水圧に比較して高い圧力で導入する海水導入部と、高い圧力で導入された海水と、タービン３からの排気を抽気して、抽気された排気とを熱交換し、熱交換後の排気を、タービン３に還流して前記タービン３を冷却する排気還流部と、を具備する。
海水導入部は、海水をポンプＰにより海水圧に比較して高い圧力で動力部に導入されるように配管された海水導入管６を備えている。
一方、排気還流部は、タービン３からの排気を排出する排気管７と排気管７に分岐してタービン３からの排気を抽気し、抽気された排気をタービン３のタービン翼３ａ（後述）に還流する排気還流管８を備えている。そして排気還流管８にはフィルタ９と、海水導入管６を通過させて、海水導入管６に導入された海水と抽気された排気とを熱交換する熱交換器１０とを介在させている。
【００３３】
さらに、上述の冷却システムにおいて、排気還流部についてさらに説明すると、排気還流管８に介在されるフィルタ９は、タービン３からの排気が、高温で且つ粒子状物質（Ｐ．Ｍ．：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）等を含んで清浄度が低いことがあり、かかる排気からＰ．Ｍ．を除去するために設けられる。すなわち、排気が還流されるタービン翼３ａには、表面全面に亘って、微細孔が形成されているため、Ｐ．Ｍ．を含んだ排気がタービン翼３ａに供給されると、微細孔が目詰まりを起こす虞があるからである。
排気還流管８を通じて供給された冷却用排気がタービン翼３ａの表面の微細孔から噴出させることで、フィルム冷却が行われるようになっている。
【００３４】
次に、以上のように構成される第１実施形態の水中航走体１について、動作を説明すると以下のとおりである。
先ず、運転指令で、水中航走体１は海中に投入された時点で、燃焼器２において、燃料と酸素との混合気が燃焼して高温の燃焼排ガスを放出し、排気管４を通じてタービン３に供給される。これによりタービン翼３ａは回転し、動作部５における発電機を回して電力を発生し、伝達機構を介して推進用プロペラを回転させ、水中航走体１を水中航走させることができる。
【００３５】
水中航走体１が水中航走時において、燃焼器２からの高温の燃焼排ガスによってタービン翼３ａは回転し、タービン翼３ａの回転に供した排気は、排気管７を通じて排気される。かかる排気は、排気管７を通じて水中航走体１の外部に排出される一方、排気還流管８に流入し、フィルタ９、熱交換器１０を通過する。
排気還流管８に流入した排気はフィルタ９において、排気中に含まれるP.M. や、未燃分等が除去され、熱交換器１０に至る。
この際、海水が、海水導入管６を通じて、ポンプＰで海中内の水圧より高圧で送り込まれて、熱交換器１０を通過する。
そして、熱交換器１０において、上記清浄化された排気が海水と熱交換を行い、熱交換によって排気は冷却され、海水は海水導入管６を通じて、水中航走体１の外部に排出される。
熱交換器８による熱交換後、冷却された排気は、排気還流管８を通じて、タービン３まで戻され、タービン翼３ａの表面の微細孔から噴出させることで、フィルム冷却が行われる。
なお、燃焼器２は、別途ポンプＰにて導入された海水にて冷却されている。
【００３６】
以上のようにして、空気等の冷却媒体が利用できない、水中における水中航走体１であっても、海水を取り込んで、タービン３からの排気と熱交換することで、冷却用排気としてタービン３の冷却に供することができるので、構造が複雑化することなく、水中航走体の動力部を効果的に冷却することができる。
本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムは次の第２実施形態によっても実施することができる。なお、この第２実施形態において、第１実施形態と実質的に同様の構成要素には、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
（第２実施形態）
図２に、第２実施形態にかかる水中航走体１における動力部の冷却システムを示す。
ここでは、排気還流管８における熱交換器１０にもたらされる海水は、第１実施形態と異なり、ポンプＰで取り込まれた海水を燃焼器２を通過させて熱交換により得られた燃焼器冷却水である。また、排気還流管８におけるフィルタ９は、熱交換器１０の下流側に設けられる。
なお、第２実施形態にかかる水中航走体１における動力部のその他の構成は、第１実施形態と同様な構成であるので、説明は省略する。
【００３７】
以上の第２実施形態にかかる水中航走体１において、海水導入管６を通じて、ポンプＰで海中内の海水圧より高圧で送り込まれる海水は、燃焼器２を通過し、燃焼器２との熱交換によって燃焼器２が冷却され、燃焼器冷却水として燃焼器２から取り出される。かかる燃焼器冷却水は、熱交換により昇温されるが、タービン３からの高温の排気と、熱交換器１０において熱交換を行い、高温の排気が冷却されて冷却排気となって熱交換器１０から取り出され、フィルタ９にもたらされる。フィルタ９において、冷却排気から、排気中に含まれるＰ．Ｍ．や、未燃分等が除去され、清浄化した冷却用排気として、排気還流管８を通じ、タービン３にもたらすことができ、タービン３の冷却に供することができる。
これにより、タービン翼３ａの表面の微細孔から噴出させることで、フィルム冷却が行われる。
なお、水中航走体１の水深度によって海水圧は変化するが、海水はポンプにより加圧した状態で水中航走体１の動力部に取り込まれ、使用される。
【００３８】
本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムは次の第３実施形態によっても実施することができる。なお、この第３実施形態においても、第１実施形態と実質的に同様の構成要素には、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
（第３実施形態）
図３に、第３実施形態にかかる水中航走体１における動力部の冷却システムを示す。
かかる第３実施形態では、タービン３における排気管７の排気還流管８との分岐点より上流側に排気タービン２０ａが介在され、排気還流管８の熱交換器１０下流側に、排気タービン２０ａと同軸的に回転可能にコンプレッサ２０ｂが設けられる。
排気タービン２０は、タービン３からの排気によって回転することで排気エネルギーを回収する。排気は、水中航走体１外側に排気される一方、熱交換器１０に送り込まれ、かかる排気は、燃焼器２からの燃焼器冷却水と熱交換により冷却排気として取り出して、排気タービン２０の回転に伴って回転するコンプレッサ２０ｂにより冷却排気の圧力を高めてタービン３へ送り込むようにしている。
【００３９】
以上のような第３実施形態においては、タービン３における排気管７の下流側に排気タービン２０ａを設け、排気還流管８の熱交換器１０下流側に、排気タービン２０ａと同軸的に回転可能なコンプレッサ２０ｂを設けたことで、タービン３からの排気により排気タービン２０ａを回転させて、熱交換器１０において熱交換により冷却された排気を、排気タービン２０ａの回転に伴って回転するコンプレッサ２０ｂにより加圧して、加圧冷却排気として、タービン３へ送り込んでより効率的にタービン翼３ａの表面の微細孔から噴出させて、フィルム冷却を行うことができる。
【００４０】
本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムは次の第４実施形態によっても実施することができる。なお、この第４実施形態においても、第１実施形態と実質的に同様の構成要素には、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
（第４実施形態）
図４ａ、図４ｂに、第４実施形態にかかる水中航走体１における動力部の冷却システムを示す。
第４実施形態では、第３実施形態で示した水中航走体１における動力部の冷却システムに対し、タービン翼３ａの内部に冷却通路を設け、そこに加圧された冷却排気を流入させタービン翼３ａを内部から冷却させる構造を示している。
冷却排気の排気管７への合流先として、タービン３下流から排気タービン２０ａを迂回して、排気タービン２０ａの下流側で合流する迂回排気管３０を備えた場合と上流側にて合流する２通りがある。
【００４１】
図４ａは、排気タービン２０ａの下流側に冷却後の排気を戻す迂回排気管３０を設けた場合である。
排気還流管８にて供給された冷却排気が、タービン翼３ａの内部を冷却し、迂回排気管３０から流出する。流出した排気は、その温度が排気タービン２０ａに流入する排気温度に比べて著しく温度が低い場合は、排気タービン２０ａの下流側に合流されるように迂回排気管３０が接続されている。
【００４２】
一方、図４ｂは、排気タービン２０ａの上流側に戻す場合である。
この場合は、迂回排気管３０から流出する排気温度が、排気管７を流れ、排気タービン２０ａに流入する排気温度と同等程度の温度の場合に、排気タービン２０ａの上流側に迂回排気管３０が接続されている。
【００４３】
本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムは次の第５実施形態によっても実施することができる。なお、この第５実施形態においても、第１実施形態と実質的に同様の構成要素には、同符号を付してその詳細な説明は省略する。
（第５実施形態）
図５に、第５実施形態にかかる水中航走体１における動力部の冷却システムを示す。
第５実施形態での冷却システムでは、海水導入管６の下流側に熱交換器１０を設けて熱交換器１０に排気管７を通過させて燃焼器２通過後の燃焼器冷却水とタービン３からの排気とを熱交換させて、熱交換後の排気を排気還流管８を通じて、タービン３のタービン翼３ａに還流するようにしている。
そしてかかる冷却システムにおいて、燃焼器２の下流側の熱交換器１０に至る海水導入管６に介在され、燃焼器２通過後の海水により回転して海水からエネルギーを回収する水タービン４０ａが設けられている。また、排気還流管８の熱交換器１０の通過下流側には、水タービン４０ａに同軸的に回転可能に設けられ、熱交換器１０通過後のタービン冷却用排気を加圧するコンプレッサ４０ｂが設けられている。
【００４４】
以上のような第５実施形態において、燃焼器２を通過した水は、水タービン４０ａを回転させることでエネ
３ルギーが回収され、熱交換器２を通過後、水中航走体１外側に排出することができる。
一方、タービン３からの排気は、熱交換器１０を通過させることで熱交換によって排気は冷却され、この排気はタービン３に供給される際、途中で水タービンの回転に伴って回転するコンプレッサ４０ｂを通過することで加圧され、十分な加圧力でタービン３に供給され、タービン３を効率的に冷却することができる。
したがって、このような第５実施形態では、熱交換器１０により熱交換され、冷却された排気は十分な加圧力でタービン３に供給されるので、タービン３のタービン翼３ａの構造が、表面に多数の微細孔を有するものであっても、冷却通路を有する構造あるいは中空で表面に遮熱コーティングを施したものであっても、タービン３を効果的に冷却することができる。図５に図示されていないが、冷却通路を有する構造のタービン翼３ａの場合は、その流出口が排気管７に接続される構造となる。
【００４５】
以上、本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムについて、第１〜第５実施形態を挙げ、説明した。
第１〜第５実施形態では、海水中で航走する水中航走体を挙げ、説明した。
本発明は、必ずしも、海水中に限らず、例えば大きな淡水湖、河川で用いられる水中航走体も含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる水中航走体における動力部の冷却システムでは、冷却用空気を利用できない環境、例えば水中だけでなく、地中等で地下水を利用するタービン駆動機構を備えた発電装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１      水中航走体
２      燃焼器
３      タービン
３ａ    タービン翼
４      排気管
５      動作部
６      海水導入管
７      排気管
８      排気還流管
９      フィルタ
１０    熱交換器
２０ａ  排気タービン
２０ｂ  コンプレッサ
３０    タービン
４０ａ  水タービン
４０ｂ  コンプレッサ
Ｐ      ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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