(57)【要約】環状燃焼器（１６）と併用する環状再生熱交換器とする。再生熱交換器は、フレームと、フレーム周りに設けられて再生熱交換器チャンバを形成するエンクロージャ（３２）と、再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体入口と、再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体出口と、複数の密封再生熱交換器ユニットとを含む。インボリュート曲線形状を成す複数の密封および開放された再生熱交換器ユニットは、再生熱交換器チャンバ内に間を隔てて配置されて収容される。
2004512452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体再生熱交換器であって：
フレームと；
前記フレーム周りに設けられて、再生熱交換器チャンバを画成するエンクロージャと；
前記再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体入口と；
前記再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体出口と；
前記再生熱交換器チャンバ内に収容され、間を隔てて配置された複数の密封再生熱交換器ユニットとを備え；
前記各再生熱交換器ユニットが、第２流体フローチャンバを画成する外面と内面を持った本体を有し；
更に、前記複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体入口と；
前記複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体出口とを備え；
よって、前記再生熱交換器は、第１流体を、それぞれ前記第１気体入口を通過させ、前記密封再生熱交換器ユニットの外面を横切って前記再生熱交換器チャンバを通過させ、そして前記第１流体出口を通って流すように成される一方、前記第１流体と第２流体が前記再生熱交換器チャンバを通過する間に混合せずに、かつ前記密封再生熱交換器ユニットの前記本体を介して両流体間で熱伝達が生ずる方法で、前記第２流体が前記第２流体入口を通過し、前記密封再生熱交換器ユニットの内面に接触しながら前記第２流体フローチャンバを通過し、そして前記第２流体出口を通って流れる；
流体再生熱交換器。
【請求項２】
前記第１流体と前記第２流体とが、第１気体と第２気体とを含む、
請求項１に記載の再生熱交換器。
【請求項３】
前記第１気体が前記第２気体より高温である、
請求項２に記載の再生熱交換器。
【請求項４】
前記第１気体は燃焼生成物であり、前記第２気体が空気である、
請求項３に記載の再生熱交換器。
【請求項５】
前記空気が圧縮空気である、
請求項４に記載の再生熱交換器。
【請求項６】
前記再生熱交換器チャンバが環状を成す、
請求項１に記載の再生熱交換器。
【請求項７】
前記フレームが環状を成す、
請求項６に記載の再生熱交換器。
【請求項８】
前記フレームが、周方向に間を隔てて配置された複数の通路を画成し；
前記複数の通路が、前記複数の密封再生熱交換器ユニットのそれぞれの前記第２流体入口のそれぞれと流体連通する；
請求項７に記載の再生熱交換器。
【請求項９】
前記密封再生熱交換器ユニット間にそれぞれ配置される複数の開放再生熱交換器ユニットを更に備え、前記各開放再生熱交換器ユニットは、前記第１流体用の流路を画成する本体を有する、
請求項１に記載の再生熱交換器。
【請求項１０】
前記開放再生熱交換器ユニットが複数の細長い通路を画成する波形本体をそれぞれ備える、
請求項９に記載の再生熱交換器。
【請求項１１】
前記各開放再生熱交換器ユニットが、前記フレームへ脱着自在に固定される、
請求項９に記載の再生熱交換器。
【請求項１２】
前記フレームの内面が前記第２流体入口を画成する、
請求項１に記載の再生熱交換器。
【請求項１３】
前記密封再生熱交換器ユニットが、前記第２流体フローチャンバ内に収容される熱伝達部材を更に備える、
請求項１に記載の再生熱交換器。
【請求項１４】
前記熱伝達部材が複数の細長い通路を画成する、
請求項１３に記載の再生熱交換器。
【請求項１５】
前記熱伝達部材が複数の頂上を有する波形部材である、
請求項１４に記載の再生熱交換器。
【請求項１６】
前記頂上が、前記間を隔てて配置された密封再生熱交換器ユニットの前記内面に接触する、
請求項１５に記載の再生熱交換器。
【請求項１７】
前記頂上が、前記密封ユニットのそれぞれの前記内面に取り付けられる、
請求項１６に記載の再生熱交換器。
【請求項１８】
前記第２流体入口は、前記第２気体が第１方向で入ることを許容し、前記第２気体が第２方向で前記熱伝達部材に沿って通ることを許容し、前記第１方向は前記第２方向と異なる、
請求項１３に記載の再生熱交換器。
【請求項１９】
前記第１方向が前記第２方向を横断する方向である、
請求項１８に記載の再生熱交換器。
【請求項２０】
前記各密封再生熱交換器ユニットが複数の側部を備え、前記第２流体入口と前記第２流体出口が前記密封再生熱交換器ユニットの同一の前記側部上に配置される、
請求項１９に記載の再生熱交換器。
【請求項２１】
前記各熱伝達部材が長さと幅を持ち、前記熱伝達ユニットの前記長さは前記幅の関数として変化する、
請求項２０に記載の再生熱交換器。
【請求項２２】
前記各第２流体入口と第２流体出口が前記フレームに取り付けられるリップを備える、
請求項２０に記載の再生熱交換器。
【請求項２３】
前記リップが前記フレームへ溶接される、
請求項２２に記載の再生熱交換器。
【請求項２４】
環状燃焼器／再生熱交換器システムであって：
燃焼チャンバと、前記燃焼チャンバと流体連通する燃焼気体生成物出口とを有する燃焼器と；
流体再生熱交換器とを備え；
前記流体再生熱交換器は；
フレームと；
前記フレーム周りに設けられて、再生熱交換器チャンバを画成するエンクロージャと；
前記再生熱交換器チャンバおよび前記燃焼気体生成物出口に流体連通する燃焼気体生成物入口と；
前記再生熱交換器チャンバと流体連通する燃焼気体生成物出口と；
前記再生熱交換器チャンバ内に収容される、間を隔てて配置された複数の密封再生熱交換器ユニットとを備え；
前記各再生熱交換器ユニットが、第２流体フローチャンバを画成する、外面と内面を持つ本体を有し；
更に、前記複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体入口と；
前記複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体出口とを備え；
よって、前記再生熱交換器は、燃焼気体生成物を、それぞれ前記燃焼生成物入口を通過させ、前記密封再生熱交換器ユニットの外面を横切って前記再生熱交換器チャンバを通過させ、そして前記燃焼生成物出口を通って流すように成される一方、前記燃焼気体生成物と第２流体が前記再生熱交換器チャンバを通過する間に混合せずに、かつ前記密封再生熱交換器ユニットの前記本体を介して前記燃焼気体生成物と前記第２流体との間で熱伝達が生ずる方法で、前記第２流体は前記第２流体入口を通過し、前記密封再生熱交換器ユニットの内面に接触しながら前記第２流体フローチャンバを通過し、そして前記第２流体出口を通って流れる；
環状燃焼器／再生熱交換器システム。
【請求項２５】
エネルギーシステムであって；
環状燃焼チャンバと、前記燃焼チャンバと流体連通する燃焼気体生成物出口とを有する環状燃焼器と；
前記燃焼気体生成物出口と流体連通するタービンと；
前記タービンによって駆動されるコンプレッサと；
環状流体再生熱交換器とを備え；
前記環状流体再生熱交換器は：
フレームと；
前記フレーム周りに設けられて再生熱交換器チャンバを画成するエンクロージャと；
前記タービンと流体連通するとともに、前記再生熱交換器チャンバと流体連通する燃焼生成物入口と；
前記再生熱交換器チャンバと流体連通する燃焼生成物出口と；
前記再生熱交換器チャンバ内に収容され、周方向に間を隔てて配置された複数の密封再生熱交換器ユニットとを備え；
前記各再生熱交換器ユニットは、第２流体フローチャンバを画成する外面と内面を持つ本体を有し；
更に、前記複数の密封再生熱交換器ユニットおよび前記コンプレッサと流体連通する第２流体入口と；
前記複数の密封再生熱交換器ユニットおよび前記燃焼器に流体連通する第２流体出口とを備え；
よって、前記再生熱交換器は、燃焼気体生成物を、それぞれ前記燃焼気体生成物入口を通過させ、前記密封再生熱交換器ユニットの外面を横切って前記再生熱交換器チャンバを通過させ、そして第１気体出口を通って流すように成される一方、前記燃焼気体生成物と第２流体が前記再生熱交換器チャンバを通過する間に混合せずに、かつ前記密封再生熱交換器ユニットの前記本体を介して両気体相互の間で熱伝達が生ずる方法で、前記第２流体が前記第２流体入口を通過し、前記密封再生熱交換器ユニットの内面に接触しながら前記第２流体フローチャンバを通過し、そして前記第２流体出口を通って流れる；
エネルギーシステム。
【請求項２６】
前記燃焼器は、前記コンプレッサと機械的に結合する前記タービンと流体連通し、よって前記燃焼器内で燃焼が生ずると、燃焼気体生成物は、タービンブレードとの接触を介して前記タービンを駆動し、次いで、中央通路を通過して流れて前記第１流体入口に入り、前記タービンによって駆動される前記コンプレッサが、吸入空気を圧縮して、前記第２流体入口を通過するように流し、よって前記圧縮空気は前記再生熱交換器を通過して流れ、前記第２流体出口を出て中間通路を通って前記燃焼器へ流入する；
請求項２５に記載のエネルギーシステム。
【請求項２７】
前記中間通路は、前記燃焼器の外面を周方向に取り囲む、
請求項２６に記載のエネルギーシステム。
【請求項２８】
密封再生熱交換器ユニットの製造方法であって：
（ａ）型押し部材を有する第１セクションを提供するステップと：
（ｂ）第２セクションを提供するステップと；
（ｃ）前記型押し部材内に波形部材を載置するステップと；
（ｄ）前記第１セクションの上に前記第２セクションを載置するステップと；
（ｅ）前記第１セクションを前記第２セクションへ溶接し、よって密封再生熱交換器ユニットを形成するステップとを備える；
密封再生熱交換器ユニットを製造する方法。
【請求項２９】
（ｆ）前記密封再生熱交換器ユニット内に流体入口を形成するステップと；
（ｇ）前記密封再生熱交換器ユニット内に流体出口を形成するステップとを更に備える；
請求項２８に記載に記載の方法。
【請求項３０】
前記波形部材を前記第１セクションと前記第２セクションにロー付けするステップを更に備える；
請求項２９に記載に記載の方法。
【請求項３１】
流体入口と流体出口とを有するフロント部材を、前記第１セクションと前記第２セクションとへ溶接するステップを更に備える；
請求項２８に記載に記載の方法。
【請求項３２】
流体再生熱交換器を含む再生熱交換器を洗浄する方法であって：
前記流体再生熱交換器は；
フレームと；
前記フレーム周りに設けられて、再生熱交換器チャンバを画成するエンクロージャと；
前記再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体入口と；
前記再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体出口と；
前記再生熱交換器チャンバ内に収容される、間を隔てて配置された複数の密封再生熱交換器ユニットとを備え；
前記各再生熱交換器ユニットが、第２流体フローチャンバを画成する外面と内面を持つ本体を有し；
更に、前記複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体入口と；
前記複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体出口と；
前記密封再生熱交換器ユニット間にそれぞれ配置された複数の開放再生熱交換器ユニットとを備え；
前記各開放再生熱交換器ユニットは、第１流体用の流路を画成する本体を有し、ここで開放再生熱交換器ユニットのうち少なくとも一つが目詰まりを起こしているために、前記再生熱交換器は、第１流体を、それぞれ前記第１気体入口を通過させ、前記密封再生熱交換器ユニットの外面を横切って前記再生熱交換器チャンバを通過させ、そして第１気体出口を通過して流すように成される一方、前記第１流体と第２流体が前記再生熱交換器チャンバを通過する間に混合せずに、かつ前記密封再生熱交換器ユニットの前記本体を介して気体間で熱伝達が生ずる方法で、前記第２流体は前記第２流体入口を通過し、前記密封再生熱交換器ユニットの内面に接触しながら前記第２流体フローチャンバを通過して、前記第２流体出口を通過し；
前記方法は：
（ａ）目詰まりを起こしている前記開放再生熱交換器ユニットのうち、少なくとも一つを取り外すステップと；
（ｂ）取り外した開放再生熱交換器ユニットを清浄な再生熱交換器ユニットと交換するステップとを備える；
流体再生熱交換器を洗浄する方法。
【請求項３３】
交換開放再生熱交換器ユニットは、取り外して洗浄した開放再生熱交換器ユニットか、別の洗浄済の開放再生熱交換器ユニットか、または新品の開放再生熱交換器ユニットである；
請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
液体燃料をパージする手段を更に備える、
請求項１に記載の流体再生熱交換器。
【請求項３５】
液体燃料をパージする前記手段は、前記再生熱交換器チャンバ内に収容される穿孔付導管を備え、前記穿孔付導管は、前記再生熱交換器チャンバに対して外部にある導管と、前記導管に取り付けられたバルブとに流体連通する、
請求項３４に記載の流体再生熱交換器。
【請求項３６】
前記バルブは、前記再生熱交換器チャンバに加圧気体が供給されたとき、前記再生熱交換器チャンバ内の前記液体燃料が穿孔チューブを通過できるように開くソレノイドバルブである、
請求項３４に記載の流体再生熱交換器。
【請求項３７】
前記エンクロージャに取り付けられる燃焼器ハウジングを更に備え、前記燃焼器ハウジングは前記燃焼器を囲むとともに、前記第２流体入口の一部を画成する、
請求項２４に記載の環状燃焼器／再生熱交換器システム。
【請求項３８】
前記燃焼器ハウジングへ脱着可能に固定されるフロントプレートを更に備え、よって前記フロントプレートを取り外すことにより、前記燃焼器ハウジングから前記燃焼器を取り外して前記燃焼器にアクセスすることが可能になる、
請求項３７に記載の環状燃焼器／再生熱交換器システム。
【請求項３９】
前記密封再生熱交換器ユニットを前記開放再生熱交換器ユニットと密接して保持する外側環状スリーブを更に備える、
請求項１１に記載の再生熱交換器。
【請求項４０】
前記第１流体が前記スリーブと前記エンクロージャとの間を通過するのを防ぐために、前記スリーブと前記エンクロージャとの間に配置される流体シールを備える、
請求項３９に記載の再生熱交換器。
【請求項４１】
接合を形成する方法であって；
（ａ）第１厚さを持つとともに、リップを有する第１金属製部材を提供するステップと；
（ｂ）前記リップを受け入れるためのスロットを有する第２金属製部材を提供するステップとを備え；
前記第２金属製部材は第２厚さを持ち、第２厚さは第１厚さより厚く；
（ｃ）前記リップの先端部が前記スロットを越えて延在するように、前記スロット内へ前記リップを載置するステップと；
（ｄ）前記先端部が溶融するまで前記先端部を加熱するステップと；
（ｅ）前記溶融した先端部によって前記第１金属製部材が前記リップ周りで前記第２金属製部材に溶接されるように、前記先端部に隣接する前記第２金属製部材を加熱するステップと；
（ｆ）前記第１金属製部材と前記第２金属製部材が冷却することを可能と成し、よって前記リップ周りに溶接接合を形成するステップとを更に備える；
接合を形成する方法。
【請求項４２】
前記加熱が火炎を介して行われる、
請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記加熱がアーク溶接機を介して行われる、
請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記溶接接合が流体を密封する溶接接合である、
請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記密封再生熱交換器ユニットが曲線形状を成す、
請求項１に記載の流体再生熱交換器。
【請求項４６】
前記開放再生熱交換器ユニットが曲線形状を成し、かつ前記密封再生熱交換器ユニットが曲線形状を成す、
請求項９に記載の流体再生熱交換器。
【請求項４７】
前記第１セクションを湾曲させるステップと；
前記第２セクションを湾曲させるステップとを更に備える；
請求項２８に記載の方法。
【請求項４８】
前記各第２流体出口と前記燃焼器とに流体連通する環状の中間通路を更に備え；
前記環状の中間通路は、内壁と外壁を有し；
前記外壁は、前記再生熱交換器に隣接する外壁面を有し；
前記環状の中間通路内に、前記環状の中間通路の前記外壁面に隣接して設けられる断熱材を更に備える；
請求項２４に記載の環状燃焼器。
【請求項４９】
前記断熱材がブランケットを備える、
請求項４８に記載の環状燃焼器。
【請求項５０】
前記ブランケットがセラミック材を備える、
請求項４９に記載の環状燃焼器。
【請求項５１】
前記燃焼器と流体連通し、前記環状の中間通路の前記内壁によって画成される排気通路を更に備え、少なくとも一つの外周支持ブラケットが前記内壁へ取り付けられる、
請求項４８に記載の環状燃焼器。
【請求項５２】
前記少なくとも一つの支持ブラケットが前記中間通路内に配置される、
請求項５１に記載の環状燃焼器。
【請求項５３】
前記少なくとも一つの支持ブラケットがＵ形断面を有する、
請求項５２に記載の環状燃焼器。
【請求項５４】
各再生熱交換器ユニットが、複数の熱伝達部材を備える、
請求項２０に記載の再生熱交換器。
【請求項５５】
前記複数の熱伝達部材が、第２熱伝達部材の上流に配置される第１熱伝達部材を含み、前記第２熱伝達部材は第３熱伝達部材の上流に配置され、前記第１熱伝達部材は前記第２流体入口に隣接して配置され、前記第３熱伝達部材は前記第２流体出口に隣接して配置され、前記第２熱伝達部材は前記第１熱伝達部材と前記第３熱伝達部材の間に配置され、前記第２気体は前記第１熱伝達部材へ前記第１方向で入り、前記第２気体は前記第２熱伝達部材へ前記第２方向で入り、前記第２方向は前記第１方向とは異なる、
請求項５４に記載の再生熱交換器。
【請求項５６】
前記第１熱伝達部材と前記第２熱伝達部材が槍形フィンを備え、前記第２熱伝達部材が波形フィンを備える、
請求項５５に記載の再生熱交換器。
【請求項５７】
再生熱交換器と併用する密封再生熱交換器であって；
外面と内面を有して、流体フローチャンバを画成する本体と；
前記流体フローチャンバと流体連通する入口と；
前記流体フローチャンバと流体連通する出口と；
前記流体フローチャンバ内に収容される熱伝達部材とを備え；
前記入口は流体が第１方向で入ることを許容し、前記流体は前記熱伝達部材に沿って第２方向に進み、第１方向は横断的であり、前記本体は複数の側部を含み、前記入口と前記出口は前記本体の同一側部上に配置される；
密封再生熱交換器。
【請求項５８】
前記断熱材が更に前方に延在し、円錐形プレナムセパレータによって画成される内面領域を囲む、
請求項４８に記載の環状燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は熱交換器に関し、より詳細にはタービンおよびターボ交流発電機と併用する再生熱交換器（ｒｅｃｕｐｅｒａｔｏｒ）に関する。
【０００２】
多くのガスタービン機関は、熱交換器すなわち再生熱交換器を使用して機関の排気気体から熱を取り出し、吸入空気を予加熱してから機関の燃焼器部を通過させることによって、機関の運転効率を高めている。一般的に、ガスタービン機関用再生熱交換器は、その断面が環状を成して機関周りに配置される。一般に、このような「環状」再生熱交換器はコアを含み、このコアは、普通は比較的薄くて平坦な複数の金属シートで構成され、これらシートは、間に取り付け固定された、折れ曲がった（ａｎｇｌｅｄ）すなわち波形のスペーサを有する。シートは結合されてセルを成し、対向する両側で密封されて、シート間に通路を形成する。これらセルは積層されるか、巻回されて低温空気吸気セルと高温空気排気セルを交互に形成する。機関からの高温排出空気はシートとスペーサを加熱する。すなわち、低温空気セルは、シートとスペーサからの伝導によって加熱される。
【０００３】
ダラー（Ｄａｒｒａｇｈ）に付与された米国特許番号第５，０８１，８３４号からひとつの環状熱交換器が周知である。ダラー（Ｄａｒｒａｇｈ）特許が開示する熱交換器は、ガスタービン機関の周期運転に特有な内部力、内部圧力および熱応力に耐えるよう構成されている。ダラー（Ｄａｒｒａｇｈ）特許が開示する熱交換器のコアは、一様な断面積を通路全長にわたって持つ複数の熱受容通路を有する。更に、このコアは、一様な断面積を通路全長にわたって持つ複数の熱供与通路を有する。運転中、熱受容通路には熱受容流体が含まれ、運転中、熱供与通路には熱供与流体が含まれる。コアは複数の積層された一次セルを含み、各一次セルが内部にどちらか一方の通路（熱受容通路または熱供与通路）を画成する。これらのセルは相互に固定され、断面が略円環状のコアを形成する。複数のセルの各々はインボリュート曲線形状を成し、少なくとも一対の主面ひだ付シートを含む。
【０００４】
ダラー（Ｄａｒｒａｇｈ）特許が開示する熱交換器に伴う主要な不利な点は、熱受容通路と熱供与通路が、熱交換器の内径と熱交換器の外径との間に延在する複数の金属シートによって画成されることである。これらのシートの各々は、熱供与流体と熱受容流体との間の潜在的なリーク路であり、これが熱交換器の効率と機関出力を低下させることになる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、熱供与流体と熱受容流体との間の漏れの可能性を低減する、タービンまたはターボ発電機併用再生熱交換器を提供することである。本発明の更なる目的は、タービンまたはターボ発電機と併用する比較的安価な再生熱交換器を提供することである。
【０００６】
上記目的は、本発明に従って製造される円筒状または環状の再生熱交換器により達成される。
【０００７】
本発明は、フレームと、フレーム周りに設けられて、再生熱交換器チャンバを画成するエンクロージャと、再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体入口と、再生熱交換器チャンバと流体連通する第１流体出口と、再生熱交換器チャンバ内に収容され、間を隔てて配置された複数の密封再生熱交換器ユニットであって、各再生熱交換器ユニットが、第２流体フローチャンバを画成する外面と内面を持つ本体を有する、前記密封再生熱交換器ユニットと、複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体入口と、および複数の密封再生熱交換器ユニットと流体連通する第２流体出口と、を含む流体再生熱交換器である。この再生熱交換器は、第１流体を、第１気体入口を通過させ、密封再生熱交換器ユニットの外面を横切って再生熱交換器チャンバを通過させ、そして第１流体出口を通って流すように成されている一方、第２流体は、第１流体と第２流体が再生熱交換器チャンバを通過する間に混合せずに、かつ密封再生熱交換器ユニットの本体を介して両流体間で熱伝達が生ずる方法で、第２流体入口を通過し、密封再生熱交換器ユニットの内面に接触しながら第２流体フローチャンバを通過し、更に第２流体出口を通過する。
【０００８】
本発明は、密封再生熱交換器ユニットを製造するための方法でもあり、以下のステップを含む：
（ａ）型押し部材（ｅｍｂｏｓｓｍｅｎｔ）を有する第１セクションを提供するステップ；
（ｂ）第２セクションを提供するステップ；
（ｃ）波形部材を型押し部材内に載置するステップ；
（ｄ）第１セクションの上へ第２セクションを載置するステップ；
（ｅ）前記第１セクションを前記第２セクションに溶接し、それによって密封再生熱交換器ユニットを形成するステップ。
【０００９】
本発明は、上記再生熱交換器を洗浄するための方法でもあり、以下のステップを含む：
（ａ）汚染している、前記開放再生熱交換器ユニットの少なくとも一つを取り外すステップ；
（ｂ）取り外した開放再生熱交換器ユニットを洗浄された再生熱交換器ユニットと交換するステップ。
【００１０】
本発明は接合を形成するための方法でもあって、以下のステップを含む；
（ａ）第１厚さを持つとともに、リップを有する第１金属製部材を提供するステップ；
（ｂ）リップ受入用のスロットを有し、第１厚さより厚い第２厚さを持つ第２金属製部材を提供するステップ；
（ｃ）リップの先端部がスロットを越えて延在するように、スロット内にリップを載置するステップ；
（ｄ）先端部が溶融するまで先端部を加熱するステップ；
（ｅ）溶融した先端部によって第１金属製部材がリップ周りで第２金属製部材に溶接されるように、先端部に隣接する第２金属製部材を加熱するステップ；
（ｆ）第１金属製部材と第２金属製部材が冷却できるようにし、それによってリップ周りに溶接接合を形成するステップ。
本発明の、更なる詳細および利点は、図面とともに、以下の詳細な説明を参照して明らかになるであろう。
【００１１】
図１と図２は、ガスタービン機関１２周りに配置された熱交換器すなわち再生熱交換器１０を示す。機関１２は、環状再生熱交換器１０とインターフェース接続するよう構成され、一般的には、再生熱交換器１０に接続し、かつこれと流体連通するコンプレッサ部分１４を含むガスタービン機関である。再生熱交換器１０は更に、燃焼器１６に接続し、かつこれと流体連通する。燃焼器１６は更に、パワータービン１８に接続し、かつこれと流体連通する。機関１２は、図中矢印２２で示す、低温外気等の熱受容流体用吸気部２０を画成する。パワータービン１８は、燃焼器１６に隣接して配置されるタービン排気装置２４を画成する。燃焼高温空気等の熱供与流体は図中矢印２６で示し、タービン１８から排出される熱供与流体を図１と図２に示す。再生熱交換器１０と機関１２は、符号Ｌで示される中心軸から同心円状に間を隔てて配置される。再生熱交換器１０と機関１２は、中心軸Ｘに対して対称である。低温空気２２の温度は高温空気２６より低い。通常、機関１２は更に、第１軸端部２８と第２軸端部２９とを含む。
【００１２】
以下、図１〜図３を参照すると、再生熱交換器１０は通常、インナーシェル３０、インナーシェル３０周りに同軸に配置されるアウターシェル３２、および、インナーシェル３０とアウターシェル３２との第１端部３６と、インナーシェル３０とアウターシェル３２との第２端部３８とへ取り付けられる複数のエンドキャップ３４によって形成される。インナーシェル３０とアウターシェル３２は、通常、その間に環状型再生熱交換器コア４０を画成し、その環状型再生熱交換器コア４０で低温空気２２と高温空気２６との間に熱伝達が生じる。
【００１３】
インナーシェル３０は、インナーシェル３０の第１端部３６に、複数の低温空気入口すなわち第１空気入口４２を画成する。更に、インナーシェル３０は、インナーシェル３０の第２端部３８に、複数の高温空気出口すなわち第１空気出口４４を画成する。図３に示すように、第１空気入口４２は、インナーシェル３０の周囲へ規則正しい間隔に配置される。インナーシェル３０の第２端部３８（不図示）では第１空気出口４４に対して同様の編成（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）が備え付けられている。第１空気入口４２は、再生熱交換器コア４０内に配置された空気入口マニホールド４６とそれぞれ流体連通する。同様に、各第１空気出口４４は、また再生熱交換器コア４０内に配置された出口空気マニホールド４８と流体連通する。空気入口マニホールド４６は、インナーシェル３０とアウターシェル３２の第１端部３６に隣接して配置される。同様に、空気出口マニホールド４８は、インナーシェル３０とアウターシェル３２の第２端部３８に隣接して配置される。
【００１４】
再生熱交換器１０の第２軸端部２９は、タービン排気装置２４と流体連通する複数の再生熱交換器入口５０を含む。再生熱交換器入口５０は、高温空気２６を再生熱交換器コア４０へ流すように成される。同様に、再生熱交換器１０の第１軸端部２８は、タービン機関排気装置５４と流体連通する複数の再生熱交換器出口５２を含む。再生熱交換器出口５２は、高温空気２６を再生熱交換器コア４０から機関排気装置５４へ流すように成され、機関排気装置５４で高温空気２６は冷却されて再生熱交換器１０を出る。図１と図２で示すように、再生熱交換器１０は、通常、二軸流すなわち向流に備え、再生熱交換器コア４０内で低温空気２２と高温空気２６を互いに反対方向に流す。
【００１５】
図３〜図７を参照すると、再生熱交換器１０は更に、インナーシェル３０とアウターシェル３２へ接続し、かつ再生熱交換器コア４０内に全体を配置された連続サーペンタインプレート６０を含む。サーペンタインプレート６０は、インナーシェル３０の周囲を３６０゜に渡って占めるのが好ましい。しかしながら、図５〜図７では、再生熱交換器コア４０の一部分だけを占めるサーペンタインプレート６０を示す。サーペンタインプレート６０は、インナーシェル３０とアウターシェル３２との間にインボリュート輪郭線を画成する。サーペンタインプレート６０は、図５〜図７で最もよく示されるように、インナーシェル３０の外面６２とアウターシェル３２の内面６４との間を前後しながら、連続的に延在する。サーペンタインプレート６０は、インナーシェル３０の周方向全体にわたってインナーシェル３０とアウターシェル３２との間を前後して連続的に折り重なり、インナーシェル３０とアウターシェル３２との間でインボリュート輪郭線を画成するのが好ましい。サーペンタインプレート６０は更に、複数の低温空気チャンバ６６と高温空気チャンバ６８を交互に画成する。各低温空気チャンバ６６と高温空気チャンバ６８は、サーペンタインプレート６０によって画成されるインボリュート輪郭線により、その断面がインボリュート形状である。低温空気チャンバ６６は、空気入口マニホールド４６と空気出口マニホールド４８（図１と図２に示す）との間にわたってそれぞれ延在し、空気入口マニホールド４６と空気出口マニホールド４８とそれぞれ流体連通する。エンドキャップ３４は、インナーシェル３０とアウターシェル３２へ取り付けられ、図３に示すように、各低温空気チャンバ６６の端部壁を画成する。それによって低温空気チャンバ６６は、再生熱交換器入口５０と再生熱交換器出口５２と流体連通するのを妨げられる。エンドキャップ３４は、再生熱交換器１０の第１軸端部２８と第２軸端部２９で、高圧部と低圧部を隔離する。
【００１６】
高温空気チャンバ６８は、インナーシェル３０およびアウターシェル３２の第１端部３６から第２端部３８まで再生熱交換器コア４０の長さにわたって延在する。高温空気チャンバ６８は、再生熱交換器入口５０のうちの一つ、および再生熱交換器出口５２（それぞれ図１と図２に示す）のうちの一つとそれぞれ流体連通する。従って、低温空気チャンバ６６と高温空気チャンバ６８は、再生熱交換器コア４０内で長手方向に延在して、再生熱交換器コア４０内に二軸流すなわち向流に対応する手段を設けるのが好ましい。
【００１７】
低温空気チャンバ６６は更に、各低温空気チャンバ６６内に配置される複数の低温空気フィン７０をそれぞれ含む。低温空気フィン７０は、各低温空気チャンバ６６を画成するサーペンタインプレート６０間を横断方向に延在する。低温空気フィン７０は当該技術で周知にように、低温空気チャンバ６６内で波形を成す。低温空気フィン７０は更に、各低温空気チャンバ６６を、長手方向に延在する複数の低温空気チューブ７２に分割する。低温空気フィン７０は、アウターシェル３２の内面６４とインナーシェル３０の外面６２との間に延在する連続シート７４によって形成される。同様に、高温空気チャンバ６８は更に、各高温空気チャンバ６８内に配置される複数の高温空気フィン７６を含む。高温空気フィン７６は、各高温空気チャンバ６８を画成するサーペンタインプレート６０間を横断方向に延在する。高温空気フィン７６は当該技術で周知のように、高温空気チャンバ６８内で波形を成す。高温空気フィン７６は更に、各高温空気チャンバ６８を、長手方向に延在する複数の高温空気チューブ７８に分割する。高温空気フィン７６は、アウターシェル３２の内面６４とインナーシェル３０の外面６２との間に延在する連続シート８０によって形成される。低温空気フィン７２、高温空気フィン７６、サーペンタインプレート６０およびインナーシェル３０とアウターシェル３２の全ての接点は、ロー付け（ｂｒａｚｉｎｇ）または溶接されるのが好ましい。インナーシェル３０とアウターシェル３２、エンドキャップ３４、サーペンタインプレート６０およびそれぞれ低温空気フィン７０と高温空気フィン７６を形成する連続シート７４、８０の厚さは、それぞれ０．１３ミリメートル（０．００５インチ）であるのが好ましい。上記のように、サーペンタインプレート６０は、インナーシェル３０の周囲を３６０゜にわたって占めるのが好ましく、更に、インナーシェル３０とアウターシェル３２との間で必要な接合は一箇所だけである。上記のように、図５〜図７では、再生熱交換器コア４０の一部分のみを占めるサーペンタインプレート６０を示す。
【００１８】
図８と図９は高温気体バイパス９０を示すが、これはタービン排気装置２４に備えられてもよく、高温空気２６が再生熱交換器１０へ入るのを阻止し、かつ高温空気２６を機関排気装置５４へ直接指向させてもよい。高温気体バイパス９０は、高温空気２６が再生熱交換器１０へ指向される開放ポジションと、高温空気２６が機関排気装置５４へ指向される閉鎖ポジションとの間で、油圧または空気圧で動作させることができる複数の個別ダンパ９２を含む。高温気体バイパス９０は、本来、再生熱交換器１０が使用されていない時、または再生熱交換器１０を出る高温空気２６の温度を制御する必要がある時に使用される。
【００１９】
再び図１〜図５を参照すると、再生熱交換器１０の動作について、以下検討する。低温空気２２は、吸気部２０を通って機関１２の第１軸端部２８で機関１２へ入り、コンプレッサ部分１４へ流入する。コンプレッサ部分１４は、再生熱交換器１０への第１空気入口４２と流体連通する。第１空気入口４２は、低温空気２２を空気入口マニホールド４６へ流す。低温空気２２は、空気入口マニホールド４６から各低温空気チャンバ６６へ、特に低温空気チューブ７２へ流れる。
【００２０】
同時に、燃焼器１６からの燃焼空気すなわち高温空気２６は、タービン機関排気装置２４を通って再生熱交換器入口５０へ流れる。高温空気２６は、再生熱交換器入口５０を通過して各高温空気チャンバ６８へ、特に各高温空気チューブ７８へ流れる。高温空気２６は、再生熱交換器コア４０内を、高温空気チューブ７８を通って再生熱交換器出口５２へ向かって流れる。低温空気２２は、低温空気チューブ７２内を空気出口マニホールド４８へ向かって反対方向に流れる。このように、再生熱交換器コア４０内では高温空気２６が一方向に流れ、かつ低温空気２２が反対方向に流れる二軸流すなわち向流が存在する。高温空気２６が高温空気チャンバ６８内を、特に長手方向に延在する高温空気チューブ７８内全体を流れることは、当該技術に精通する者には明らかである。同様に、低温空気２２は低温空気チャンバ６６内を、特に長手方向に延在する低温空気チューブ７２内全体を流れる。また、低温空気チャンバ６６と高温空気チャンバ６８を形成するサーペンタインプレート６０も、低温空気チャンバ６６と高温空気チャンバ６８を分離し、その間の洩れを防ぐ。伝導と対流によって、低温空気チャンバ６６内の低温空気２２と、高温空気チャンバ６８内の高温空気２６との間に熱伝達が生じる。当該技術で周知のように、低温空気フィン７０と高温空気フィン７６がそれぞれの低温空気チャンバ６６と高温空気チャンバ６８内にあるので、高温空気チャンバ６８内の高温空気２６と、低温空気チャンバ６６内の低温空気２２との間の熱伝達の熱効率が高まる。
【００２１】
低温空気２２は、約２２７℃（４４０°Ｆ）の温度で空気入口マニホールド４６へ入るのが好ましい。高温空気２６は略７０４℃（１３００°Ｆ）の温度で再生熱交換器入口５０へ入るのが好ましい。再生熱交換器コア４０内における高温空気２６と低温空気２２との間の熱伝達により、結果として、低温空気２２は、空気出口マニホールド４８と第１空気出口４４で略６３５℃（１１７５Ｆ°）の温度を有するのが好ましい。第１空気出口４４は、図１と図２に示すように、燃焼器１６と流体連通する。このように、燃焼器１６は、約６３５℃（１１７５°Ｆ）の予加熱温度で低温空気２２を受け入れる。再生熱交換器コア４０内で熱伝達が生じた後、高温空気２６は、略３０２℃（５７５°Ｆ）で機関排気装置５４を出るのが好ましい。
【００２２】
インナーシェル３０、アウターシェル３２、エンドキャップ３４、サーペンタインプレート６０および連続シート７４、８０は、金属、特には以下のいずれか一種類の金属でそれぞれ製造されるのが好ましい。すなわち、ＡＩＳＩ３４７ステンレス鋼またはインコネル７合金。高温気体バイパス９０も、上記いずれかの材料で製造することができる。
【００２３】
図１０ａ〜図１９は、本発明に従って作られた再生熱交換器１００の一実施の形態を示す。具体的に図１０ａと図１０ｂは、ガスタービン機関１０１と結合する再生熱交換器１００を示し、先に記載の環状燃焼器と同様の環状燃焼器１０２を含む。環状燃焼器１０２はタービン１０４と流体連通する。タービン１０４は排気通路１０６と流体連通する。排気通路１０６は、再生熱交換器１００の一端で環状排気入口領域１０８と流体連通する。排気出口面１１０は、再生熱交換器１００の反対端上に画成される。排気気体出口１１０は出口１１２と流体連通する。本実施の形態の全体編成は、先に検討したものと同様である。
【００２４】
機関１０１のタービン１０４は、気体コンプレッサ１１４と機械的に連結される。メカニカルシールは、当該技術において周知の方法で、気体フローを気体コンプレッサ１１４およびタービン１０４から分離する。気体コンプレッサ１１４は、供給される酸素または大気のいずれかと流体連通する入口通路と流体連通する。運転時には、タービンブレードを駆動する燃焼生成物（ＰＯＣ）によってタービン駆動されるコンプレッサブレード（不図示）の回転により、それぞれ供給された空気または酸素が吸い込まれ、気体コンプレッサ１１４へ送られる。気体コンプレッサ１１４は圧縮気体通路１１６と流体連通する。圧縮気体通路１１６は複数の密封再生熱交換器ユニット１２０と流体連通する。
【００２５】
具体的に、圧縮気体通路１１６は、各々の密封再生熱交換器ユニット１２０の、周囲に間を隔てて配置されたユニット入口１１８と流体連通する。第２再生熱交換器ユニット１２０間で、各々の周囲通路Ｐが画成される。各密封再生熱交換器ユニット１２０は、密封再生熱交換器ユニット入口１１８と流体連通する密封再生熱交換器ユニット出口１２２も含む。密封再生熱交換器入口１１８と密封再生熱交換器出口１２２のそれぞれは、楕円または細長いリップ１２３ａと１２３ｂによって画成される。密封再生熱交換器ユニット出口１２２は、環状の圧縮気体プレナム、すなわち中間通路１２４と流体連通し、中間通路１２４は、フレームとして機能し、次に燃焼器１０２に至る圧縮気体入口と流体連通する。通路１２４の一部は、燃焼器１０２の外面を周方向に囲む。各密封再生熱交換器ユニット１２０は、インボリュート形状を成し、圧縮空気を密封再生熱交換器ユニットへ半径方向ＲとＲ′で出入させる。次に、気体は軸方向Ａに進み密封再生熱交換器ユニット１２０を通る。複数の密封再生熱交換器ユニット１２０は、燃焼器１０２周りに周方向に配置される。各再生熱交換器ユニット１２０は、曲線形状すなわちインボリュート形状を成す。
【００２６】
図１１に示す曲線形状すなわちインボリュート形状の複数の開放ユニット１３０は、間を隔てて配置された通路Ｐ内の、各々の密封再生熱交換器ユニット１２０の間に配置される。各開放ユニット１３０は、インボリュート形状で、図１１に示すようにＰＯＣ（燃焼生成物）用の細長い通路１３３を画成する波形またはサーペンタイン形状の本体１３２を含む。密封再生熱交換器ユニットを図１１に想像線で示す。各密封再生熱交換器ユニット１２０は環状プレナム１２４へ取り付けられる。図１２に示すように、環状プレナム１２４は複数のスロットすなわち通路１３６を含む。スロット１３６は圧縮気体通路１１６と流体連通する。スロット１３６は、各々の密封再生熱交換器ユニット入口１１８も受け入れる。類似のスロット１３６が備えられ、再生熱交換器ユニット出口１２２と流体連通する。具体的には、密封再生熱交換器リップ１２３ａと１２３ｂは、各々のスロット１３６内でプレナム１２４へ溶接される。密封再生熱交換器ユニット１２０は、プレナム１２４へ位置決めされて、好ましくは溶接によって、固定される。密封再生熱交換器ユニット１１８と開放ユニット１３０も、円筒形の調節可能なスリーブ１３８によって位置決め保持される。円筒形の調節可能なスリーブ１３８は、密封再生熱交換器ユニット１２０の外側端部と開放ユニット１３０を加圧して、それらを相互に密着して保持する。スリーブは、締着部材１３９によって緩めることも、締めることもできる。スリーブ１３８は、密封再生熱交換器ユニット１２０と開放ユニット１３０の修理と洗浄のために取り外すことができる。密封再生熱交換器ユニット１２０、開放ユニット１３０、スリーブ１３８およびプレナムチャンバ１２４は、蓄熱体Ｍを画成する。環状Ｓ形シールＳはスリーブ１３８に取り付けられ、ＰＯＣがスリーブ１３８と排気マニホールド１６４間を通るのを防ぐ。開放ユニット１３０は、スリーブ１３８によって、フレーム１２４へ着脱自在に固定される。Ｓ形シールＳはスリーブ１３８の両端の中間に配置される。
【００２７】
図１３と図１４を参照すると、各密封再生熱交換器ユニット１２０は、型押し部材１４２を有する第１インボリュート形状セクション１４０と第２インボリュート形状セクション１４４を含む。波形またはサーペンタインのインボリュート形状部材１４６は、型押し部材１４２に受け入れられる。部材１４６は熱伝達部材である。第１セクション１４０と第２セクション１４４は、本体１４７を画成する。第１セクション１４０と第２セクション１４４の端部１４８は、溶接またはロー付けのいずれかでともに接合され、４面１５０，１５２，１５４および１５６を有する密封ユニット１２０を形成する。密封再生熱交換器ユニット入口１１８と密封再生熱交換器ユニット出口１２２は側部１５４上に配置される。金属フィンとして知られる波形部材１４６は、気体が入口１１８から出口１２２へ流れる複数の細長い通路を提供するセクション１４０と１４４の内面によって画成されるフローチャンバに収容される。波形部材は、セクション１４０と１４４のそれぞれの内面に接触する複数の頂上（ａｐｅｘｅｓ）１５７を有する。好ましくは、頂上１５７は、セクション１４０と１４４へロー付けによって取り付けられる。図１３と１４から見てとれるように、波形部材１４６は、幅１６０に関連して変化する長さ１５８を有する。この編成を提供することによって、密封再生熱交換器入口１１８と密封再生熱交換器出口１２２に最も近接して配置される領域が、波形部材１４６に接触する前に、最大のスペースを有することになる。この編成において、圧縮気体の均一な流れが波形部材１４６を横断することが判明している。
【００２８】
密封再生熱交換器ユニット１２０を製造する方法は、以下の通りである。型押し部材１４２付の第１セクション１４０と、第２セクション１４４とが提供される。最初は、両セクションとも、比較的、平坦である。波形部材１４６はロー材を塗布され型押し部材１４２内に載置される。第２セクション１４４が、第１セクションの上方へ載置される。複数のこれら編成を重ねて黒鉛型間に挟持する。型に重みを加えて編成全体を一定時間、炉内に放置する。編成全体を取り出す。この加熱によって、各々の波形部材１４６は、その頂上で、第１セクション１４０と第２セクション１４４の隣接内面にロー付け、または溶接される。更に、これによって、第１セクション１４０、第２セクション１４４、および波形部材１４６がインボリュート形状または曲線形状を持つことになる。次に、各第１セクション１４０と第２セクション１４４の側部１５０，１５２および１５６がともに溶接される。次いで、入口１１８と出口１２０を含むＵ形断面形状のフロント部材１６１を、セクション１４０と１４４の溶接されない側部へ滑合する。フロント部材１６１の側部は、各々のセクション１４０と１４４へロー付または溶接され、それによって密封再生熱交換器ユニット１２０内に入口１１８と出口１２２を形成する。密封再生熱交換器ユニットは、内面１６３と外面１６５を有する本体Ｂを含む。フローチャンバＦは、内面１６３によって画成される。
【００２９】
ＰＯＣより低温の圧縮気体または圧縮空気は、横断方向で波形部材１４６を通る流れの方向と異なる方向で、密封再生熱交換器ユニット１２０へ入る。具体的には、圧縮空気は、密封再生熱交換器ユニットへ、実質的に半径方向ＲとＲ´に向けて入出し、軸方向Ａに向けて波形部材１４６を通過する。燃焼生成物は、前記した圧縮空気の流れとは反対の、実質的に軸方向Ａ´に向けて、開放ユニット１３０を通過する。方向ＡとＡ´は、方向ＲとＲ´に対して直交する。
【００３０】
図１０ａ〜１４に示す実施の形態は、前に図１〜９に示した実施の形態が持ついくつかの問題点を克服する。先ず、密封再生熱交換器ユニット１２０は、個別に製造し、個別に品質検査できる。この方法で、漏れ、および他の欠陥を組み立て前に検出できる。更に、組み立てと密封が完成した再生熱交換器ユニット１２０は、プレナム１２４へ溶接、またはロー付し、検査をして、密封再生熱交換器ユニット１２０、またはその付属品のいずれかに漏れがないかを確定する。開放ユニット１３０を密封再生熱交換器ユニット相互の間に、取り外しができるように位置させ、スリーブ１３８を締め付けることで、インボリュート形波形、または曲面状の本体１３２を、インボリュート形密封再生熱交換器ユニット１２０の各々の外面に密接するように押し付ける。密封再生熱交換器ユニット１２０、または付属品のいずれかに漏れがある場合には、部分的な分解、および部材交換によって修理可能である。
【００３１】
運転においては、圧縮気体は、それが燃焼チャンバに入るまでは、燃焼生成物（ＰＯＣ）と完全に隔離する。更に、時間外に、再生熱交換器１００は、スリーブ１３８を取り外すか、または緩めること、および各々の開放ユニット１３０を取り外すことによって洗浄できる。炭素および他の燃焼生成物で目詰まりを起こすことによって汚れることもある開放ユニット１３０は、次いで、洗浄するか、または洗浄された別の、または新品の開放ユニット１３０と交換することによって洗浄できる。
【００３２】
更に、メカニカルシールを設けて、燃焼器１０２と、それぞれの圧縮気体通路１１６および加熱圧縮気体通路１２４との間に密封通路を形成できることが分かった。本発明の別の利点は、プレナム１２４が燃焼器の外面の周囲を囲むので、燃焼器１０２は加熱圧縮気体または圧縮気体のいずれかに囲まれ、それによって、燃焼器ハウジングの外周りに断熱材を設ける必要がなくなる。次に、運転時に、燃焼器１０２内では、燃料が点火される。次いで、燃焼生成物（ＰＯＣ）が燃焼器１０２から流れて、タービン１０４を駆動し、このタービンがコンプレッサ１１４と発電機（不図示）を駆動して、エネルギーシステムをもたらす結果となる。次に、このＰＯＣは、排気通路を通過して排気入口面１０８へ流入する。ＰＯＣは密封再生熱交換器ユニット１２０の外面を横切るとともに、開放ユニット１３０の波形本体１３２を軸方向Ａ′に通過する。ＰＯＣは、排気出口面１１０を出て、出口１１２を通って大気に至る。同時に、コンプレッサ１１４は気体（吸入空気または酸素）を引き込んで空気を圧縮する。圧縮空気は圧縮気体通路１１６を通過して、半径方向Ｒで各々の密封再生熱交換器ユニット入口１１８へ進む。次に、圧縮気体は、軸方向Ａで波形部材１４６を通って流れ、密封再生熱交換器ユニット１２０の第１セクション１４０と第２セクション１４４の内面に接触する。方向Ａは、方向Ａ′と反対である。圧縮気体は、方向Ｒ′で、再生熱交換器ユニット出口１２２を通って密封再生熱交換器ユニット１２０を出る。次に、圧縮気体はプレナム１２４を通過し、燃焼器１０２へ入って燃料と共に点火されてＰＯＣを形成する。ＰＯＣは、密封再生熱交換器ユニット１２０と開放ユニット１３０を介して、熱を、圧縮気体へ逆流方向で受け渡す。各々のユニット１２０と１３０は、熱伝達の地点１４７では圧縮気体とＰＯＣを混合させない。熱伝達は、ＰＯＣと、圧縮気体または圧縮酸素との間で、密封再生熱交換器ユニット１２０の密封本体Ｂを介して生ずる。これも見てとれるように、蓄熱体集成Ｍは、ユニット１２０と１３０、およびスリーブ１３８とで画成されるが、２個の環状排気マニホールドすなわち図１０に示すエンクロージャ１６４によって画成される容積部すなわち再生熱交換器チャンバ１６２内に収容される。
【００３３】
本発明のもう一つの局面は、再生熱交換器１００を修理する能力である。具体的には、再生熱交換器１００が、タービン１０４および燃焼器１０２から容易に分離できる。これは、燃焼器ハウジング２００およびフロントプレート２０２を用いて遂行できる。フロントプレート２０２は燃焼器１０２へ固定される。フロントプレート２０２は、締着具２０４によって燃焼器ハウジング２００へ、取り外し可能にネジ止めされる。
【００３４】
図１５〜図１９へ戻って、燃焼器ハウジング２００はステンレス鋼でできていて、間を隔てて配置された複数の通路２０６を含み、圧縮気体通路１１６を部分的に画成する。燃焼器ハウジング２００は燃焼器１０２を取り囲む。一体部分２０８は、間を隔てて配置された通路２０６に隣接して画成される。燃料ノズル受け孔２１０は、一体部分２０８内に画成される。位置決めピン孔２１２も一体部分２０８内に画成される。フロントプレート２０２は、タービン１０４と燃焼器１０２へ機械的に取り付けられる。流体シール２１４は、燃焼器ハウジング２００の一部分の両端に隣接して設けることによって、圧縮空気を、圧縮気体通路１１６内でプレナム１２４と分離させる。再生熱交換器１００へアクセスするためには、締着具２０４を外し、フロントプレート２０２を、（フロントプレート２０２に取り付けられている）燃焼器１０２と共に、タービンから離れるまで軸方向へ移動させる。次に、位置決めピン２０５を、ピン孔２１２から取り外し、燃焼器１０２を取り外す。蓄熱体Ｍは、締着具２２１、締着具２１８および後部シェル２２０を取り外すことによって、取り外すことができる。見てとれりように、この編成により、燃焼器１０２または蓄熱体Ｍの修理が容易になる。
【００３５】
場合によっては、使用燃料がディーゼル燃料等の液体燃料である場合がある。点火器が失火した場合、燃焼器および他の領域、特にプレナム１２４は、プレナムチャンバ１２４内の最低地点に液体燃料を残すかもしれない。これが結果的に問題を起こすことになる。この液体燃料を除去するために、図１０ａに示すように、パージシステム３００が設けてある。このパージシステム３００は、プレナムチャンバ１２４の最低部分に配置された穿孔チューブ、すなわち導管（ｃｏｎｄｕｉｔ）３０２を含む。パージチューブ３０２は再生熱交換器１００から延在し、ソレノイド３０６へ接続される。運転時に、液体燃料がプレナムチャンバ１２４内にプールできると判定された場合、圧縮空気は圧縮気体通路１１６を通過して、プレナムチャンバ１２４へ入る。ソレノイド３０６は開き、加圧されている少量の圧縮空気と、プレナムチャンバ内のディーゼル燃料とが穿孔を通ってチューブ３０２内へ押し込まれる。次に、ディーゼル燃料はチューブ３０２を出て、再生熱交換器チャンバの外側にある非穿孔導管３０７へ進む。チューブ３０２の出口圧力は大気圧である。一定時間後、すなわちチューブ内に液体燃料が存在しなくなった後、ソレノイド３０６は閉じ、チューブ３０２を通る圧縮空気はなくなる。そして、燃料が燃焼器１０２へ導入され、点火が可能となる。
【００３６】
本発明の別の局面は、密封再生熱交換器ユニット１２０の出口１２２のリップ１２３ｂをプレナムチャンバ１２４のスロット１３６へ取り付けることである。図２０を参照すると、最初は、各出口リップ１２３ｂは、各スロット１３６内に配置される。先端部Ｔの一部分４００がスロット１３６を越して延在するようなリップ１２３ｂの長さＬ′となっている点は注目すべき重要な点である。リップ１２３ａ内で使用される金属の厚さが、プレナムチャンバ１２４内で使用される金属の厚さ未満であることは注目すべき重要なことである。例えば、リップの金属厚さは０．３０５ミリメートル（０．０１２インチ）であり、プレナムチャンバの厚さは０．６３５ミリメートル（０．０２５インチ）である。次いで、リップ１２３ｂの先端部Ｔが、例えばトーチアーク溶接機、またはプラズマアーク溶接機によって、スロット１３６を画成するプレナムチャンバの隣接する部分へ溶接される。これにより先端部Ｔが溶融しビード状になり、次にスロット１３６に隣接するプレナム１２４の領域を十分に溶かし、液体または溶融状態にまで到達させて先端部Ｔをプレナムチャンバ１２４へ溶接でき、冷却後に図２１に示すようにリップ１２３ｂの周囲に、流体を密封する（ｆｌｕｉｄ ｔｉｇｈｔ）溶接接合を形成できるようにする。同様に、リップ１２３ｂについて先に述べた方法と類似の方法で、リップ１２３ａは然るべきフレーム部材へ溶接される。
【００３７】
図１０Ａと１０Ｂに戻って参照すると、環状の中間通路１２４は、内壁４０１ａと外壁４０１ｂを含み、ここで、外壁４０１ｂは再生熱交換器１００に隣接する外壁面４０１ｃを含む。中間通路１２４は断熱用ブランケット４００を含み、これは中間通路１２４の外壁面４０１ｃの周りを全周にわたって（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ）、少なくとも通路の中間の長さ部分に沿って延在してよい。更に、この断熱用ブランケット４００は、円錐形のプレナムセパレータ４０１ｄによって画成される内面領域を前方で取り囲む。断熱用ブランケット４００は、コアウール　インコーポレーション、アメリカ合衆国、ジョージア州、オーグスタ、私書箱９２３（Ｋｏａｗｏｏｌ，Ｉｎｃ．，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ ９２３，Ａｕｇｕｓｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ ＵＳＡ）が製造するサーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等のセラミック製であることが好ましい。断熱用ブランケットは、中間通路１２４を通過する加熱圧縮空気と再生熱交換器１００との間の熱損失を防ぐ。図１０Ａと１０Ｂに示すように、円錐台形の排気通路１０６は内壁４０１ａによって画成され、排気通路１０６の面４０１ｄに取り付けられかつ位置決めされた、複数のＵ形外周面補強ブラケット４０２を含んでもよい。このブラケット４０２は中間通路１２４内に配置される。各ブラケット４０２はＵ形断面を有し、排気通路１０６を強化する。
【００３８】
図２２〜２４は、本発明に従って製造された密封再生熱交換器ユニット５００を示す。再生熱交換器ユニット５００は、以下の相違点を除き、再生熱交換器ユニット１２０に類似している。再生熱交換器ユニット５００を、再生熱交換器ユニット１２０の代わりに使用してもよい。
【００３９】
各密封再生熱交換器ユニット５００は、密封再生熱交換器ユニット入口１１８と流体連通する密封再生熱交換器ユニット出口１２２を含む。密封再生熱交換器ユニット出口１２２は、環状圧縮気体プレナムすなわち中間通路１２４と流体連通する。各密封再生熱交換器ユニット５００は、インボリュート形状を成し、圧縮空気を、密封再生熱交換器ユニットへ半径方向ＲとＲ′で出入させる。次に、気体は、密封再生熱交換器ユニット５００を通って軸方向Ａに進む。複数の密封再生熱交換器ユニット５００は、燃焼器１０２周りを全周にわたって位置決めされる。各再生熱交換器ユニット５００は湾曲すなわちインボリュート形状を成す。
【００４０】
各密封再生熱交換器ユニット１２０は、型押し部材１４２を有する第１インボリュート形セクション１４０と第２インボリュート形セクション１４４を含む。波形またはサーペンタイン状のインボリュート形状部材５０２は、型押し部材１４２に収容される。このような波形部材はフィン折り曲げプロセスを利用して、ロビンソン　フィン　マシーンズ　インコーポレーション（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ Ｆｉｎ Ｍａｃｈｉｎｅｓ， Ｉｎｃ． ）が製造している。部材５０２は熱伝達部材である。案内部材５０４ａと５０４ｂは、部材５０２の装置端部に配置される。ここで、密封再生熱交換器ユニット５００は、複数の熱伝達部材、すなわち部材５０２，５０４ａおよび５０４ｂを含む。部材５０４ａと５０４ｂは、ロビンソン　フィン　マシーンズ　インコーポレーション、アメリカ合衆国、オハイオ州　４３３２６、南ケントン６８、ハイウエイ１３６７０（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ Ｆｉｎ Ｍａｃｈｉｎｅ， Ｉｎｃ．，１３６７０ Ｈｉｇｈｗａｙ ６８ Ｓｏｕｔｈ Ｋｅｎｔｏｎ，Ｏｈｉｏ ４３３２６ ＵＳＡ）が製造する槍形フィンであることが好ましい。第１セクション１４０と第２セクション１４４は本体１４７を画成する。第１セクション１４０と第２セクション１４４の端部１４８は、抵抗シーム溶接またはロー付けによって相互に結合されて、４面１５０，１５２，１５４および１５６を有する密封ユニット１２０を形成する。密封再生熱交換器ユニット入口１１８と密封再生熱交換器ユニット出口１２２は、側面１５４上へ配置される。金属フィンとして知られる波形部材５０２は、気体が入口１１８から出口１２２へ流れるための複数の細長い通路を提供するセクション１４０と１４４の内面によって画成されるフローチャンバ内に収容される。波形部材５０２は、セクション１４０と１４４の各々の内面に接触する複数の頂上１５７を有する。好ましくは、この頂上１５７は、セクション１４０と１４４の内面にロー付けによって取り付けられる。
【００４１】
図２２〜図２４から分かるように、波形部材５０２は、幅１６０に対して一定の長さ１５８を有する。部材５０４ａと５０４ｂは複数の槍形フィン５０６を有する。図２４〜図２５から分かるように、この槍形フィン５０６は、オフセットされた波形部材５０８を持つ複数のセット５０７を有する。各波形部材セット５０７は、第１通路５１０、第２通路５１２および第３通路５１４を画成する。部材５０４ａと５０４ｂの上面と下面は、インボリュート形状セクション１４０と１４４へロー付けまたは溶接される。部材５０４ａと５０４ｂは、インボリュート形状であることが好ましい。各波形部材セット５０７用のオフセット通路５１０，５１２および５１４のために、流体の流れる方向が、部材５０４ａを通って流れる間に、図２４に示すように、入口方向Ａ″から方向Ｂ″へ変わり、流体の流れる方向が、部材５０４ｂを通って流れる間に、入口方向Ｃ″からＤ″へ変わる。本質的に、方向Ａ″は方向Ｂ″を横断し、方向Ｃ″はＢ″と同一でＤ″を横断し、更に方向Ａ″とＤ″は相互に反対方向である。再生熱交換器ユニット１２０と同様に、槍形フィン部材５０４ａと５０４ｂが、波形部材５０２横切って通る均一な圧縮気体の流れをもたらすことが再生熱交換器ユニット５００において見出される。この編成において、部材５０４ａは部材５０２の上流に配置され、この部材５０２は部材５０４ｂの上流に配置され、かつ部材５０４ａと５０４ｂは、それぞれ入口１１８と出口１２２に隣接して配置される。
【００４２】
運転時に、圧縮気体または空気はＰＯＣより低温であるが、波形部材１４６を通る流れの方向を横断し、異なる方向で密封再生熱交換器ユニット５００へ入る。具体的には、圧縮空気は実質的に半径方向ＲとＲ′で、密封再生熱交換器ユニットへ出入し、軸方向Ａで波形部材１４６を通過する。燃焼生成物は、前記のように圧縮空気の流れとは反対に、実質的には軸方向Ａ′で開放ユニット１３０を通過する。方向ＡとＡ′は、方向ＲとＲ′を横断する方向である。方向ＲはＡ″に対応し、Ｒ′はＤ″に対応し、ＡはＢ″とＣ″に対応する。
【００４３】
本発明は、好ましい実施の形態を引用して説明したが、本発明の自明な変更および代替は、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく行うことができる。本発明の範囲は、前述の請求項およびそれに等価な範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
再生熱交換器とタービン機関の断面図である。
【図２】
図１に示す再生熱交換器とタービン機関の上側部分の断面図である。
【図３】
図１に示す再生熱交換器の部分破断斜視図である。
【図４】
図１に示す再生熱交換器の端面図である。
【図５】
図４に示す再生熱交換器の部分端面図である。
【図６】
再生熱交換器のアウターシェルに近接する、図４に示す再生熱交換器の部分端面図である。
【図７】
再生熱交換器のインナーシェルに近接する、図４に示す再生熱交換器の部分端面図である。
【図８】
タービン部分が高温気体バイパスを有する、図１に示すタービン機関のタービン部分の側面図であり；
【図９】
図８に示す高温気体バイパスの軸方向端面図である。
【図１０ａ】
本発明に従って製造された再生熱交換器とタービン機関の断面図である。
【図１０ｂ】
本発明に従って製造された再生熱交換器とタービン機関の断面図である。
【図１１】
図１０に示す再生熱交換器の一部分の断面透視図である。
【図１２】
図１０に示す再生熱交換器の別の部分の平面透視図である。
【図１３】
本発明に従って製造される密封再生熱交換器ユニットの平面図である。
【図１４】
図１０に示す密封再生熱交換器ユニットの分解平面透視図である。
【図１５】
燃焼器ハウジングの立面正面図である。
【図１６】
図１５に示す燃焼器ハウジングの立面側面図である。
【図１７】
図１５に示す燃焼器ハウジングの立面端面図である。
【図１８】
図１７の１８―１８線断面図である。
【図１９】
図１７の１９―１９線断面図である。
【図２０】
接合部の形成前の部分断面図である。
【図２１】
接合部の形成を示す。
【図２２】
密封再生熱交換器ユニットの別の実施の形態の平面透視図である。
【図２３】
図２２に示す密封再生熱交換器ユニットの分解平面透視図である。
【図２４】
図２２―図２３に示す密封再生熱交換器の熱伝達部材の平面図である。
【図２５】
ＸＸＶ―ＸＸＶ線断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004512452.tif 000004
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【国際調査報告】
2004512452.tif 000049