JP2604933Y2 - ガスタービン用燃焼器 - Google Patents
ガスタービン用燃焼器Info
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- JP2604933Y2 JP2604933Y2 JP1991058716U JP5871691U JP2604933Y2 JP 2604933 Y2 JP2604933 Y2 JP 2604933Y2 JP 1991058716 U JP1991058716 U JP 1991058716U JP 5871691 U JP5871691 U JP 5871691U JP 2604933 Y2 JP2604933 Y2 JP 2604933Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案はガスタービン用燃焼器、
より詳しくは少なくとも二種以上の燃料を用いるととに
も窒素酸化物を低減させるようにしたガスタービン用燃
焼器に関するものである。
より詳しくは少なくとも二種以上の燃料を用いるととに
も窒素酸化物を低減させるようにしたガスタービン用燃
焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般、ガスタービンより発生する排気ガ
スの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する方法としては、
イ）燃焼過程でＮＯｘの生成を抑制する方法と、ロ）排
煙脱硝装置により後処理する方法とがある。そして、前
者には、ａ）水もしくは蒸気噴射方式、ｂ）希薄拡散燃
焼方式、ｃ）予蒸発・予混合燃焼方式、ｄ）二段燃焼方
式及びｅ）触媒燃焼方式などがある。
スの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する方法としては、
イ）燃焼過程でＮＯｘの生成を抑制する方法と、ロ）排
煙脱硝装置により後処理する方法とがある。そして、前
者には、ａ）水もしくは蒸気噴射方式、ｂ）希薄拡散燃
焼方式、ｃ）予蒸発・予混合燃焼方式、ｄ）二段燃焼方
式及びｅ）触媒燃焼方式などがある。
【０００３】しかしながらかかる各種方式においては、
熱効率の低下やＮＯｘ低減率が低いものがあるなど、ま
た、火炎の安定性が悪かったり、機械的強度が低く信頼
性が低いなど実用上種々の問題がある。このような事情
で本考案者は燃焼器本体の内部に拡散燃焼領域と予混合
燃焼領域と主燃焼領域とを形成するような燃焼筒を収容
し、この燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を、またその
円周方向に等間隔に複数の予混合管を配置し、この予混
合管の排出口を前記予混合燃焼領域に向けて開口し、入
口側に燃料噴射ノズルを挿入したガスタービン用燃焼器
を提案している（特願平３−１１８６０３号）。
熱効率の低下やＮＯｘ低減率が低いものがあるなど、ま
た、火炎の安定性が悪かったり、機械的強度が低く信頼
性が低いなど実用上種々の問題がある。このような事情
で本考案者は燃焼器本体の内部に拡散燃焼領域と予混合
燃焼領域と主燃焼領域とを形成するような燃焼筒を収容
し、この燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を、またその
円周方向に等間隔に複数の予混合管を配置し、この予混
合管の排出口を前記予混合燃焼領域に向けて開口し、入
口側に燃料噴射ノズルを挿入したガスタービン用燃焼器
を提案している（特願平３−１１８６０３号）。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところで、前記したガ
スタービン用燃焼器においては、予混合器の入口側に挿
入された燃料噴射ノズルからＡ重油等の液体燃料を微細
粒化して噴射するものであり、燃料濃度分布の均一化に
よる低ＮＯＸ燃焼は可能となるがDual Fuel を行なうこ
とができなかった。
スタービン用燃焼器においては、予混合器の入口側に挿
入された燃料噴射ノズルからＡ重油等の液体燃料を微細
粒化して噴射するものであり、燃料濃度分布の均一化に
よる低ＮＯＸ燃焼は可能となるがDual Fuel を行なうこ
とができなかった。
【０００５】本考案は、ガスタービンの同一エンジンに
おいて、液体燃料とガス体燃料の両方の燃料を効果的に
使用することができ、特に化学プラント等の運転条件に
対応して産出される液体燃料とガス体燃料を使用できる
ガスタービン燃焼器を提供するものである。本考案は、
従来の燃焼器を大きく改造することなく、液体燃料とガ
ス体燃料の２種類の燃料を使用することができ、これら
の燃料の濃度分布の均一化による低ＮＯｘ燃焼が可能と
なるガスタービン用燃焼器を提供することを目的とする
ものである。
おいて、液体燃料とガス体燃料の両方の燃料を効果的に
使用することができ、特に化学プラント等の運転条件に
対応して産出される液体燃料とガス体燃料を使用できる
ガスタービン燃焼器を提供するものである。本考案は、
従来の燃焼器を大きく改造することなく、液体燃料とガ
ス体燃料の２種類の燃料を使用することができ、これら
の燃料の濃度分布の均一化による低ＮＯｘ燃焼が可能と
なるガスタービン用燃焼器を提供することを目的とする
ものである。
【０００６】前記目的を達成するための本考案に係るガ
スタービン用燃焼器は、燃焼室本体１の内部に燃焼筒２
を収容し、この燃焼筒２の頂部にパイロット噴射弁３を
設け、前記燃焼筒２は拡散燃焼領域Ｂと予混合気燃焼領
域Ｃと主燃焼領域Ｄとを形成するように構成し、前記燃
焼室本体１の円周方向に等間隔に複数の予混合気管６を
配置し、この予混合気管６の排出口６ａを前記予混合気
燃焼領域Ｃに向けて開口した燃焼器において、前記予混
合気管６の内部中央部に燃料噴射ノズル７を延長してこ
の燃料噴射ノズル７と前記予混合気管６の内部との間に
円筒状の空気通路を形成し、前記燃料噴射ノズル７は、
第１の管８ａと、この第１の管８ａと同心状に外部に配
置された第２の管８ｂとで二重管構造に形成し、前記第
１の管８ａ先端に開口した第１の噴射口１０ａから液体
燃料である第１の燃料Ｆ1 を前記予混合気管６中に噴射
し、前記第２の管８ｂの側方に第２の噴射口１０ｂを前
記予混合気管６の内面に向けて開口し、この第２の噴射
口１０ｂから気体燃料である第２の燃焼Ｆ2 を、前記空
気通路内を流れる空気流に交差するように前記予混合気
管６の内壁に向けて噴射し、更に、前記第２の燃料Ｆ 2
と空気との混合によって形成された混合気中に、前記第
１の管８ａの先端から噴射された第１の燃料Ｆ 1 を混合
して液体燃料を蒸発させた混合気を形成した後、前記予
混合気管６より予混合気燃焼領域Ｃ内に噴射するように
構成されている。
スタービン用燃焼器は、燃焼室本体１の内部に燃焼筒２
を収容し、この燃焼筒２の頂部にパイロット噴射弁３を
設け、前記燃焼筒２は拡散燃焼領域Ｂと予混合気燃焼領
域Ｃと主燃焼領域Ｄとを形成するように構成し、前記燃
焼室本体１の円周方向に等間隔に複数の予混合気管６を
配置し、この予混合気管６の排出口６ａを前記予混合気
燃焼領域Ｃに向けて開口した燃焼器において、前記予混
合気管６の内部中央部に燃料噴射ノズル７を延長してこ
の燃料噴射ノズル７と前記予混合気管６の内部との間に
円筒状の空気通路を形成し、前記燃料噴射ノズル７は、
第１の管８ａと、この第１の管８ａと同心状に外部に配
置された第２の管８ｂとで二重管構造に形成し、前記第
１の管８ａ先端に開口した第１の噴射口１０ａから液体
燃料である第１の燃料Ｆ1 を前記予混合気管６中に噴射
し、前記第２の管８ｂの側方に第２の噴射口１０ｂを前
記予混合気管６の内面に向けて開口し、この第２の噴射
口１０ｂから気体燃料である第２の燃焼Ｆ2 を、前記空
気通路内を流れる空気流に交差するように前記予混合気
管６の内壁に向けて噴射し、更に、前記第２の燃料Ｆ 2
と空気との混合によって形成された混合気中に、前記第
１の管８ａの先端から噴射された第１の燃料Ｆ 1 を混合
して液体燃料を蒸発させた混合気を形成した後、前記予
混合気管６より予混合気燃焼領域Ｃ内に噴射するように
構成されている。
【０００７】前記のように構成された本考案に係るガス
タービン用燃焼器においては、予混合気管６内に設けた
燃料噴射ノズル７の先端から液体燃料である第１の燃料
Ｆ 1 を噴霧状に噴射し、更にこの燃料噴射ノズル７と予
混合気管６の内壁の間の円筒状の空気通路を流れる空気
流に交差するように前記燃料噴射ノズル７の周囲よりガ
ス体燃料である第２の燃料Ｆ 2 を噴射して混合し、更に
この混合気体の下流側において前記第１の燃料Ｆ 1 を混
合するようにしており、液体燃料は混合気体中に拡散さ
れて効果的に蒸発してガス状となる。 そして第１の燃料
Ｆ 1 と第２の燃料Ｆ 2 との混合されたガス状の燃料は、予
混合気管６の排出口６ａより予混合気燃焼領域Ｃに供給
され、拡散燃焼領域Ｃの火焔によって均一に燃焼するの
で燃焼し易く、ＮＯｘを発生しないような低温燃焼が可
能となるである。
タービン用燃焼器においては、予混合気管６内に設けた
燃料噴射ノズル７の先端から液体燃料である第１の燃料
Ｆ 1 を噴霧状に噴射し、更にこの燃料噴射ノズル７と予
混合気管６の内壁の間の円筒状の空気通路を流れる空気
流に交差するように前記燃料噴射ノズル７の周囲よりガ
ス体燃料である第２の燃料Ｆ 2 を噴射して混合し、更に
この混合気体の下流側において前記第１の燃料Ｆ 1 を混
合するようにしており、液体燃料は混合気体中に拡散さ
れて効果的に蒸発してガス状となる。 そして第１の燃料
Ｆ 1 と第２の燃料Ｆ 2 との混合されたガス状の燃料は、予
混合気管６の排出口６ａより予混合気燃焼領域Ｃに供給
され、拡散燃焼領域Ｃの火焔によって均一に燃焼するの
で燃焼し易く、ＮＯｘを発生しないような低温燃焼が可
能となるである。
【０００８】
【実 施 例】以下、図１乃至図３に基づき、本考案に
よるガスタービン用燃焼器の一実施例を説明する。図１
はガスタービン用燃焼器の要部断面図、図２は図１のＸ
−Ｘ断面部、図３は図１のＡ部拡大断面図である。釣鐘
状の燃焼器本体１の中央部には、段付円筒形の燃焼筒２
が同心状に設けられており、燃焼器１の頂部中央には従
来のガスタービンに使用されている拡散型燃焼器並びに
パイロット噴射弁３およびスワラー４が設けられてい
る。燃焼筒２は、パイロット火炎を形成する部分、即ち
拡散燃焼領域Ｂを形成する小径部２ａと、予混合気燃焼
領域Ｃを形成する中間円錐部２ｂと、主燃焼領域Ｄを形
成する大径部２ｃとより構成されている。
よるガスタービン用燃焼器の一実施例を説明する。図１
はガスタービン用燃焼器の要部断面図、図２は図１のＸ
−Ｘ断面部、図３は図１のＡ部拡大断面図である。釣鐘
状の燃焼器本体１の中央部には、段付円筒形の燃焼筒２
が同心状に設けられており、燃焼器１の頂部中央には従
来のガスタービンに使用されている拡散型燃焼器並びに
パイロット噴射弁３およびスワラー４が設けられてい
る。燃焼筒２は、パイロット火炎を形成する部分、即ち
拡散燃焼領域Ｂを形成する小径部２ａと、予混合気燃焼
領域Ｃを形成する中間円錐部２ｂと、主燃焼領域Ｄを形
成する大径部２ｃとより構成されている。
【０００９】燃焼筒２を構成する中間円錐部２ｂには予
混合気管６の一端が取付けられ、この予混合気管６は燃
焼器本体１の円周方向に等間隔を置いて複数配置される
とともにその排出口６ａは予混合気燃焼領域Ｃに開口し
ている。そしてこの予混合気管６の入口側６ｂには、燃
料噴射ノズル７が挿入されている。燃料噴射ノズル７
は、図３にも示されるように第１の管８ａと第２の管８
ｂとが同芯円に配置され、この第１の管８ａ内に形成さ
れた第１の通路９ａと第２の管８ｂの内部と第１の管８
ａの外部との間に形成された第２の通路９ｂとが同心状
に形成されている。そして第１の管８ａの先端には予混
合気管６の長手方向に向けて燃料を噴射する第１の噴射
口１０ａが、また第２の管８ｂの側壁には予混合気管６
の内壁に向けて燃料を噴射する複数の第２の噴射口１０
ｂが夫々設けられている。
混合気管６の一端が取付けられ、この予混合気管６は燃
焼器本体１の円周方向に等間隔を置いて複数配置される
とともにその排出口６ａは予混合気燃焼領域Ｃに開口し
ている。そしてこの予混合気管６の入口側６ｂには、燃
料噴射ノズル７が挿入されている。燃料噴射ノズル７
は、図３にも示されるように第１の管８ａと第２の管８
ｂとが同芯円に配置され、この第１の管８ａ内に形成さ
れた第１の通路９ａと第２の管８ｂの内部と第１の管８
ａの外部との間に形成された第２の通路９ｂとが同心状
に形成されている。そして第１の管８ａの先端には予混
合気管６の長手方向に向けて燃料を噴射する第１の噴射
口１０ａが、また第２の管８ｂの側壁には予混合気管６
の内壁に向けて燃料を噴射する複数の第２の噴射口１０
ｂが夫々設けられている。
【００１０】第１の管路９ａには入口９a'から例えばＡ
重油の如き液体燃料Ｆ1 が高圧（例えば１００〜２００
kg／cm2 ）で供給され、一方、第２の管路９ｂには入口
９b'が、例えば水素やメタン等のガス等の燃料Ｆ2 が供
給される。この第１の管路９ａに供給された燃料Ｆ1 は
第１の噴射口１０ａから、また第２の管路９ｂに供給さ
れた燃料Ｆ2 は第２の噴射口１０ｂから夫々予混合気管
６内を流れる空気Ｇ中に噴射され、第２の管８ｂの先端
において燃料Ｆ2 が液体燃料Ｆ1 のミストを囲むように
噴射され、混合流Ｇ' となって、予混合気管６の排出口
６ａから噴出して予混合気燃焼領域Ｄに供給されるよう
になっている。
重油の如き液体燃料Ｆ1 が高圧（例えば１００〜２００
kg／cm2 ）で供給され、一方、第２の管路９ｂには入口
９b'が、例えば水素やメタン等のガス等の燃料Ｆ2 が供
給される。この第１の管路９ａに供給された燃料Ｆ1 は
第１の噴射口１０ａから、また第２の管路９ｂに供給さ
れた燃料Ｆ2 は第２の噴射口１０ｂから夫々予混合気管
６内を流れる空気Ｇ中に噴射され、第２の管８ｂの先端
において燃料Ｆ2 が液体燃料Ｆ1 のミストを囲むように
噴射され、混合流Ｇ' となって、予混合気管６の排出口
６ａから噴出して予混合気燃焼領域Ｄに供給されるよう
になっている。
【００１１】
【００１２】
【考案の効果】本考案に係るガスタービン用燃焼器は前
記のように構成されているので、予混合気管６の中央部
に配置されている燃料噴射ノズル７の外側の第２の管８
ｂよりガス体燃料である第２の燃料Ｆ 2 が、この予混合
気管６と燃料噴射ノズル７との間の円筒状の空間を流れ
る燃焼用空気に交差する方向に噴射され、この噴射流に
よって空気が攪拌されながらガス状燃料と空気とが混合
される。 そしてこの攪拌混合された混合ガス流に向かっ
て、燃料噴射ノズル７の先端より液体燃料である第１の
燃料Ｆ 1 が噴射されるので、前記ガス体燃料である第２
の燃料Ｆ 2 と燃焼用空気と、更にこの第１の燃料Ｆ 1 と
が効果的に混合されながら予混合気管６中を流れるの
で、この第１の燃料Ｆ 1 は蒸発が促進されて混合拡散さ
れる。 そのため、液体燃料とガス体燃料とを併用しなが
ら燃焼させることができ、また、これらの燃料を燃焼用
空気中に効率よく拡散混合することができるので、良く
混合した混合ガスを予混合気燃焼領域Ｃ内に、燃焼筒２
の周囲より供給できるので、予混合気燃焼も効率よく行
うことができ、ＮＯｘの排出量が少ない燃焼を安定して
行うことができる。
記のように構成されているので、予混合気管６の中央部
に配置されている燃料噴射ノズル７の外側の第２の管８
ｂよりガス体燃料である第２の燃料Ｆ 2 が、この予混合
気管６と燃料噴射ノズル７との間の円筒状の空間を流れ
る燃焼用空気に交差する方向に噴射され、この噴射流に
よって空気が攪拌されながらガス状燃料と空気とが混合
される。 そしてこの攪拌混合された混合ガス流に向かっ
て、燃料噴射ノズル７の先端より液体燃料である第１の
燃料Ｆ 1 が噴射されるので、前記ガス体燃料である第２
の燃料Ｆ 2 と燃焼用空気と、更にこの第１の燃料Ｆ 1 と
が効果的に混合されながら予混合気管６中を流れるの
で、この第１の燃料Ｆ 1 は蒸発が促進されて混合拡散さ
れる。 そのため、液体燃料とガス体燃料とを併用しなが
ら燃焼させることができ、また、これらの燃料を燃焼用
空気中に効率よく拡散混合することができるので、良く
混合した混合ガスを予混合気燃焼領域Ｃ内に、燃焼筒２
の周囲より供給できるので、予混合気燃焼も効率よく行
うことができ、ＮＯｘの排出量が少ない燃焼を安定して
行うことができる。
【００１３】従って、液体燃料とガス体燃料を用いた、
所謂Dual Fuel で低ＮＯｘ燃焼が可能となるばかりでな
く、更に必要に応じて液体燃料とガス体燃料の切換えを
行うことができるので、経済的に燃料を選択して使用す
ることが可能であり、発電コストの低減が図れる。特
に、液体燃料を使用できることから、非常用発電との兼
用機としてもガスタービンを使用することができる。こ
れらの利点より、ガスタービンエンジンの市場を拡大す
ることができる。
所謂Dual Fuel で低ＮＯｘ燃焼が可能となるばかりでな
く、更に必要に応じて液体燃料とガス体燃料の切換えを
行うことができるので、経済的に燃料を選択して使用す
ることが可能であり、発電コストの低減が図れる。特
に、液体燃料を使用できることから、非常用発電との兼
用機としてもガスタービンを使用することができる。こ
れらの利点より、ガスタービンエンジンの市場を拡大す
ることができる。
【図１】本考案の実施例に係るガスタービン用燃焼器の
一実施例のガスタービン用燃焼器の要部断面図である。
一実施例のガスタービン用燃焼器の要部断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
１ 燃焼器本体 ２ 燃焼筒 ３ パイロット噴射弁 ４ スワラー ６ 予混合気管 ７ 燃料噴射ノズル ８ａ 第１の管 ８ｂ 第２の管 ９ａ 第１の通路 ９ｂ 第２の通路 １０ａ 第１の噴射口 １０ｂ 第２の噴射口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 嬉 一雄 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造 船株式会社玉野事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−77520（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310232（ＪＰ，Ａ) 実公 昭42−17048（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23R 3/36 F02C 7/232 F23C 11/00 309 F23R 3/28
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼室本体１の内部に燃焼筒２を収容
し、この燃焼筒２の頂部にパイロット噴射弁３を設け、
前記燃焼筒２は拡散燃焼領域Ｂと予混合気燃焼領域Ｃと
主燃焼領域Ｄとを形成するように構成し、前記燃焼室本
体１の円周方向に等間隔に複数の予混合気管６を配置
し、この予混合気管６の排出口６ａを前記予混合気燃焼
領域Ｃに向けて開口した燃焼器において、 前記予混合気管６の内部中央部に燃料噴射ノズル７を延
長してこの燃料噴射ノズル７と前記予混合気管６の内部
との間に円筒状の空気通路を形成し、前記燃料噴射ノズ
ル７は、第１の管８ａと、この第１の管８ａと同心状に
外部に配置された第２の管８ｂとで二重管構造に形成
し、前記第１の管８ａ先端に開口した第１の噴射口１０
ａから液体燃料である第１の燃料Ｆ1 を前記予混合気管
６中に噴射し、前記第２の管８ｂの側方に第２の噴射口
１０ｂを前記予混合気管６の内面に向けて開口し、この
第２の噴射口１０ｂから気体燃料である第２の燃焼Ｆ2
を、前記空気通路内を流れる空気流に交差するように前
記予混合気管６の内壁に向けて噴射し、更に、前記第２
の燃料Ｆ 2 と空気との混合によって形成された混合気中
に、前記第１の管８ａの先端から噴射された第１の燃料
Ｆ 1 を混合して液体燃料を蒸発させた混合気を形成した
後、前記予混合気管６より予混合気燃焼領域Ｃ内に噴射
するように構成したガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991058716U JP2604933Y2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | ガスタービン用燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991058716U JP2604933Y2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | ガスタービン用燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517356U JPH0517356U (ja) | 1993-03-05 |
| JP2604933Y2 true JP2604933Y2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=13092220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991058716U Expired - Fee Related JP2604933Y2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | ガスタービン用燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604933Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010528206A (ja) * | 2007-05-24 | 2010-08-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | ガスタービン装置並びにその制御方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791137A (en) * | 1995-11-13 | 1998-08-11 | United Technologies Corporation | Radial inflow dual fuel injector |
| JP7291090B2 (ja) * | 2020-02-14 | 2023-06-14 | 株式会社豊田中央研究所 | ガスタービンの燃焼器 |
| GB2602936B (en) * | 2022-04-20 | 2023-02-15 | Derwent Tech Ltd | Propulsion system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4217048Y1 (ja) * | 1965-09-01 | 1967-10-02 | ||
| FR2570394B1 (fr) * | 1984-09-14 | 1986-12-05 | Labo Electronique Physique | Procede de realisation d'un monocristal d'arseniure de gallium et d'indium |
| JPH0745935B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1995-05-17 | 株式会社日立製作所 | 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP1991058716U patent/JP2604933Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010528206A (ja) * | 2007-05-24 | 2010-08-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | ガスタービン装置並びにその制御方法 |
| US8689560B2 (en) | 2007-05-24 | 2014-04-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbo set and method for controlling a gas turbo set |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0517356U (ja) | 1993-03-05 |
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