排気タービン・高速ディーゼル機関・ガスタービンとは?

排気タービン

機関の膨張行程が終わっても、シリンダの中の燃焼ガスは
400度~600度で、3気圧くらいの圧力を持っています。

そこで、このガスを、直に大気中に捨ててしまわずに
一段式につくられた、タービンの羽根車をまわすのに使うことができます。
これが、排気タービンです。

このタービンに、遠心送風機を直接つないだものを、過給機とよびます。
これは、たくさんの空気をかるく圧縮して、シリンダに押しこむことができます。

そのため、いっそう燃料をよく燃やすことができ、過給機をとりつけた機関は
外したときの機関の馬力の1.5倍から1.8倍の力を出すことができます。




高速ディーゼル機関

バスやトラックや耕運機、土木建設用機械、鉄道用の機関車や客車などには
高速回転のディーゼル機関が使われます。

高速ディーゼル機関は目方がかるく、多くは水冷四行程式ですが二行程式もあります。

四行程式では、たて型で直列4シリンダ・6シリンダのもの、
V型12シリンダ、横型で直列8シリンダのものなどがあります。
また、空冷1~2シリンダの小型の耕運機用もあります。

燃料は軽油で、重油は使いません。

鉄道車両で、ディーゼル機関をつけたのはディーゼル機関車とディーゼルカーです。
ディーゼルカーは、客車の床下に、200馬力くらいの機関をとりつけたものです。
また、ディーゼル機関車は、1000馬力くらいの機関2台を車台に積んだものや
500馬力くらいを2台積んだものなどがあります。

ガスタービン

ガスタービンは、燃焼ガスのエネルギーを利用したタービンです。

燃焼器で灯油を燃やし、3~5気圧くらいで、700~900度の燃焼ガスをつくり
それをノズルを通して、タービンのはねにはたらかせて動力を起こします。

ガソリン機関は燃焼ガスの圧力でピストンを動かしましたが
ここでは蒸気タービンの場合と同じように、タービン羽根車を使うのです。

空気は、軸流式圧縮機で圧縮されて、燃焼器に入ります。
ここで燃料がふきだされて燃え、温度の高い燃焼ガスになります。

圧力は圧縮機をでたところと同じですが高温度のために体積がずっと大きくなります。



また、ノズルと羽根は多くは反動式につくられているので
反動タービンといってもよいわけです。

圧縮機をまわすのは、タービンの羽根車でつくられた動力の一部です。
圧縮機を動かすのに、動力を使いすぎると、取り出して利用できる動力が減ります。

それで、ガスタービンでは圧縮機にくわれる動力をなるべく小さくすることが大切です。

圧縮機には、反動蒸気タービンを逆にまわしたようなしくみの軸流式と
遠心式圧縮機があります。

しかし、軸流式圧縮機のほうが効率がよいので
特別小型のもの以外は軸流式を使います。

燃焼器は、内外二重の筒になっていて
空気は内側の筒の外を冷やして、内部に入ります。

すると燃料ポンプで、灯油が内側の筒の内部に噴射され
これに火がつけられて燃えます。

発生する熱のために、燃焼ガスは
高温度の大きな体積になり、羽根軍のほうに流れていきます。

ガスタービンの羽根車の羽根の切り口はへの字のような形をしていて
羽根のあいだをガスが通るときの反動で車がまわるようになっています。

この羽根は、1000度もある高温の燃焼ガスの中におかれるうえに
強い遠心力を受けるので、高温に強い合金が使われています。

燃料は、灯油が使われます。
そのほか、溶鉱炉から出るガスや原油を分留するときにでる
いらないガスを利用した、ガスタービンもできています。
これは、実際に製鉄工場や石油工場におかれ、発電用に使われています。

ガスタービンは、ほかの往復動式の内燃機関にくらべて
形が小さいわりに、大きな馬力を出せることが特長で振動も非常に少ないのです。







サブコンテンツ