JP2001355596A - 圧縮機のロータ及びそのロータを備えた圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮能力を低下させずに信頼性を向上す
ることができる圧縮機のロータを提供する。 【解決手段】 一体型ロータシャフト３と下流側に配設
されるロータシャフト５とをこれらに挿通されるボルト
１１とナット１３とで連結し、ナット１３は、一体型ロ
ータシャフト３の外周面に形成されたナット溝１４内で
ボルト１１と螺合され、ナット溝１４の開口部は、複数
の蓋部材で塞がれ１５、蓋部材１５は、板状部３７、板
状部３７の端縁部分から垂下されたフランジ部３９、フ
ランジ部３９に形成され、ナット溝１４の壁面方向に突
出した突出部４１とを有し、ナット溝１４の壁面には、
蓋部材１５の突出部４１と係合する係合溝３３が形成さ
れている。ナット溝１４の開口部は蓋部材１５で塞がれ
るため、圧縮機の圧縮能力を低下させずにロータの信頼
性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機のロータに
係り、特に、複数段の動翼を備えた一体型ロータシャフ
トを有する圧縮機のロータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンの圧縮機は、一般に、ロー
タシャフトとなる１段の動翼を備えた円板状のロータシ
ャフトを複数段並べ、これら複数段の円板状ロータシャ
フトにスタッキングボルトを貫通させ、このスタッキン
グボルトに対応するナットを螺合することで複数段の円
板状ロータシャフトを連結したスタッキング型のロータ
を備えている。回転体であるロータは、その回転により
遠心力や風圧抵抗などの影響を受けるため、剛性をでき
るだけ高くすることが望ましい。ロータの剛性を高くす
るには、スタッキングボルトの位置をできるだけディス
クの外周側にする必要がある。

【０００３】一方、圧縮機のガスの流れに対して上流側
は、動翼、静翼共に翼高さが大きくなる。このため、動
翼などに作用する遠心応力が大きくならないように、ロ
ータ全体の径の拡大をできる限り抑える必要がある。し
たがって、上流側のロータシャフトの径は、下流側のロ
ーターシャフトの径よりも小さくなっており、軸から動
翼の先端までの距離が大きくならないようになってい
る。ところが、スタッキングボルトの位置は、上流側に
位置する円板状ロータシャフトの径によって制限される
ため、スタッキングボルトの位置はロータの軸に近くな
り、 スタッキングボルトの位置をディスクの外周側に
することができない。

【０００４】これに対し、圧縮機のガスの流れに対して
上流側の円板状ロータシャフト数段分を、複数段の動翼
が植設された一体型ロータシャフトとすることが考えら
れている。このような一体型ロータシャフトを用いれ
ば、一体型ロータシャフトの下流側部分、つまり動翼、
静翼の翼高さが比較的小さくなりロータシャフトの径が
大きくなった部分で、スタッキングボルトにナットを螺
合すれば、スタッキングボルトをロータの軸からできる
だけ離れた位置、つまりロータシャフトのできだけ外周
側の位置に設置することができ、ロータシャフトの剛性
が高くなるため、ロータの信頼性を向上できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一体型ロー
タシャフトの下流側部分でスタッキングボルトにナット
を螺合させる場合、一体型ロータシャフトの下流側部分
にナットを挿入してスタッキングボルトに螺合させるた
めのナット溝を形成する必要がある。しかし、このよう
なナット溝を一体型ロータシャフトの下流側部分に形成
することは、ナット溝の部分でガス流路の容積が拡大
し、圧縮機の圧縮能力が低下してしまい望ましくない。

【０００６】本発明の課題は、圧縮能力を低下させずに
ロータの信頼性を向上することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機のロータ
は、上記課題を複数段の動翼を備えてガスの流れに対し
て上流側に配設された一体型ロータシャフトを有し、こ
の一体型ロータシャフトと下流側に配設されるロータシ
ャフトとを下流側に配設さるロータシャフトから一体型
ロータシャフトに挿通されるボルトとこのボルトに対応
するナットとで連結し、ナットは、一体型ロータシャフ
トの外周面に形成されたナット溝内でボルトと螺合さ
れ、ナット溝の開口部が一体型ロータシャフトの外周面
とほぼ面一となる蓋で塞がれたこよにより解決する。

【０００８】このような構成とすることにより、一体型
ロータシャフトの下流側部分のナット溝内でボルトにナ
ットを螺合してロータシャフトを連結することにより、
ボルトをロータシャフトの外周側に配設することがで
き、ロータの軸からボルトまでの半径を大きくできるた
め、ロータの剛性を向上することができる。さらに、一
体型ロータシャフトの下流側部分にナット溝を形成して
も、ナット溝の開口部は、一体型ロータシャフトの外周
面とほぼ面一となる蓋で塞がれるため、圧縮機の圧縮能
力が低下してしまうことはない。すなわち、圧縮機の圧
縮能力を低下させずにロータの信頼性を向上することが
できる。

【０００９】さらに、蓋は、複数の蓋部材からなり、こ
の蓋部材は、一体型ロータシャフトの外周面とほぼ面一
となる面を有する板状部と、蓋部材のナット溝の壁面に
面する部分に形成されてナット溝の壁面方向に突出した
突出部とを有し、ナット溝の壁面には、蓋部材の突出部
と係合する係合溝を形成する。このような構成とすれ
ば、蓋部材の突起部がナット溝の壁面の係合溝に係合す
ることで、ロータの回転による遠心力によって外れるこ
とのない蓋を形成することができる。

【００１０】また、蓋部材の突出部は、板状部のナット
溝の壁面に対向する端縁部分から垂下されたフランジ部
に形成されていれば、板上部を肉薄にすることができる
ので、蓋部材の重量を低減でき、蓋部材に作用する遠心
応力を低減できるので好ましい。さらに、蓋部材の板状
部は、この板状部のナット溝側の面に補強部材が設けら
れていれば、蓋部材の板状部の剛性を保ちながら蓋部材
の重量を低減できるので好ましい。さらに、補強部材
は、ハニカム構造を有している構成とする。

【００１１】また、蓋部材は、隣接するこの蓋部材と対
向する面のうち、一方の面に凸部が形成され、他方の面
に凸部と嵌合する凹部が形成されており、隣接する蓋部
材同士を各々の凸部と凹部を嵌合して連結する構成とす
る。さらに、嵌合された凸部と凹部との隙間に樹脂材が
満たされている構成とする。このようにすれば、隣接す
る蓋部材間のシール性を向上できるので好ましい。

【００１２】さらに、蓋部材の板状部は、1つの鈍角か
らおろした垂線がもう一方の鈍角と交わる平行四辺形に
形成され、鈍角間の距離をナット溝の幅とし、かつ長辺
間の距離を前記ナット溝の幅以下とすれば、蓋部材の突
起部がナット溝の壁面の係合溝に係合するように蓋部材
を水平回転させるだけで蓋部材をナット溝の開口部に取
り付けることができ、蓋部材の取り付け作業を簡素化で
きる。

【００１３】ここで、全ての蓋部材を設置した後、これ
らの蓋部材がロータの回転により動かないようにするた
めに、ボルトなどで蓋部材を固定する必要がある。これ
に対し、複数の蓋部材の少なくとも１つは、動翼の根本
部と一体に形成され、この動翼の根本部を一体型ロータ
シャフトに植設するための動翼植設溝がナット溝まで形
成されている構成とする。このようにすれば、動翼の根
本部と一体に形成された蓋部材は、動翼の根本部と動翼
植設溝との係合により、ロータが回転しても動かないた
め、動翼の根本部と一体に形成された蓋部材によって他
の蓋部材を固定することができる。したがって、ボルト
などを用いず簡略な構成で蓋部材を固定することができ
る。

【００１４】また、蓋は、ナット溝に対向する位置の静
翼の先端に連結されたリング状蓋部材からなり、このリ
ング状蓋部材は、一体型ロータシャフトの外周面とほぼ
面一となる面を有するリング部と、このリング部のナッ
ト溝の壁面に対向する端縁部分から垂下されたフランジ
部と、このフランジ部の先端部に設けられたシール部と
からなり、溝の両側壁には、蓋のシール部に対応する段
部が設けられている構成とすることもできる。

【００１５】さらに、上記のいずれかのロータを備えて
なる圧縮機、または、上記のいずれかのロータを備えた
圧縮機と、この圧縮機に結合された回転軸を有するター
ビンと、このタービンを駆動する燃焼ガスを生成する燃
焼器とを含んでなるガスタービンとすれば、圧縮機また
はガスタービンの信頼性を向上できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を適用してなる圧縮機のロータの第１の実施形態につい
て図１乃至図６を参照して説明する。図１は、本発明を
適用してなる圧縮機のロータのナット溝部分を拡大して
示す断面図である。図２は、本発明を適用してなる圧縮
機のロータを備えたガスタービンの概略構成を示す断面
図である。図３は、ナット溝の開口部への蓋部材の設置
動作を示す斜視図である。図４は、蓋部材をロータシャ
フトに固定した状態を示す平面図である。図５は、隣接
する蓋部材の連結状態を示す平面図である。図６は、図
５のVI−VI線での断面図である。

【００１７】本実施形態の圧縮機のロータ１は、図１に
示すように、複数段の動翼２を備えた一体型ロータシャ
フト３、１段の動翼２を備えた円板状ロータシャフト
５、ロータ１の外周側を囲む圧縮機壁７に備えられ、動
翼２と交互に配設された静翼９、複数の円板状ロータシ
ャフト５から一体型ロータシャフト３にロータ１の軸方
向に沿って挿通されたスタッキングボルト１１、スタッ
キングボルト１１に螺合するナット１３、ナット１３を
スタッキングボルト１１に螺合させるために一体型ロー
タシャフト３のガスの流れに対して下流側部分に形成さ
れたナット溝１４、そしてナット溝１４の開口部に設置
された蓋部材１５などで構成されている。

【００１８】このような本実施形態のロータ１を有する
圧縮機１７を備えたガスタービンの構成は、図２に例示
するように、ガスの流れに対して上流側から、圧縮機１
７、燃焼器１９、タービン２１、そして排気部２３など
で構成されている。燃焼器１９は、燃料を空気と混合し
て燃焼させて燃焼ガスを生成し、タービン２１は、燃焼
器１９で生成した燃焼ガスで駆動され、圧縮機１７は、
タービン２１の回転軸に直結駆動されたロータ１を有
し、このロータ１の回転で圧縮した空気を燃焼用空気と
して燃焼器１９に供給する。なお、動翼２や静翼９の翼
高さが大きい圧縮機１７の上流側部分において動翼２に
作用する遠心応力をできる限り低減するため、一体型ロ
ーターシャフト３は、上流側に向かうに連れて漸次径を
縮小させて形成され、圧縮機１７の上流側部分の径が大
きくならないようになっている。

【００１９】本実施形態では、図１に示すように、一体
型ロータシャフト３に対応する位置にある静翼９のう
ち、一体型ロータシャフト３の下流側端部に対向する位
置にある静翼９は、固定静翼９ａとなっており、この固
定静翼９ａよりも上流側に配設された静翼９は、可変静
翼９ｂ、９ｃとなっている。可変静翼９ｂ、９ｃは、流
体的な条件によりガスの流れに対するその面の方向を変
化させるため、回転軸２５の回転により角度が調整でき
るようになっている。上流側にある可変静翼９ｃは、翼
高さが固定静翼９ａや可変静翼９ｂよりも大きいため、
剛性を確保する必要がある。したがって、上流側の可変
静翼９ｃの先端部には、リング状部材２７が可変静翼９
ｃと一体的に設けられている。リング状部材２７は、一
体型ロータシャフト３の可変静翼９ｃに対向する一体型
ロータシャフト３の外周面部分の周囲にリング状に形成
されたリング溝２９内に配設されており、リング状部材
２７は、リング状部材２７とリング溝２９の底部との間
をシールするシール部３１を有している。

【００２０】ナット溝１４は、上流側の可変静翼９ｃよ
りも翼高さが小さい可変静翼９ｂに対応する一体型ロー
タシャフト３の外周面部分の周囲にリング状に形成され
ている。ナット溝１４の開口部の両壁面には、図１、３
に示すように、係合溝３３が形成されている。また、ナ
ット溝１４の開口部の一部分に、両係合溝３３の底部ま
で一体型ロータシャフト３の外周面を切り欠いた挿入口
部３５が形成されている。挿入口部３５は、１枚分の蓋
部材１５が挿入できる大きさになっている。蓋部材１５
は、長方形状の板状部３７、板状部３７のナット溝１４
の両壁面に対向する端縁部分から垂下されたフランジ部
３９、そしてフランジ部３９の端部からナット１４の壁
面方向に突出した突出部４１で構成されている。すなわ
ち、蓋部材１５は、板状部３７のナット溝１４の両壁面
に対向する端縁部分の各々に、フランジ部３９と突出部
４１とからなる断面Ｌ字状の部分を設けた構成になって
いる。

【００２１】ナット溝１４は、図３に示すように、蓋部
材１５の突出部４１が係合溝３３のロータ１の軸側壁面
に当接するように蓋部材１５をナット溝１４の挿入口部
３５に挿入した後、蓋部材１５を一体型ロータシャフト
３の円周方向４３の方向にスライドさせ、蓋部材１５の
突出部４１とナット溝１４の係合溝３３が係合するよう
に、蓋部材１５の突出部４１をナット溝１４の係合溝３
３に挿入する。このように複数の蓋部材１５を、ナット
溝１４の開口部が全て塞がるまで、順次ナット溝１４の
挿入口部３５から一体型ロータシャフト３の円周方向４
３の方向にスライドさせて行く。最後の蓋部材１５を挿
入口部３５に挿入した後、図４に示すように、全ての蓋
部材１５をその位置から、例えば約１／２だけスライド
させてずらし、隣り合う蓋部材１５の継ぎ目部分４５
が、挿入口部３５のほぼ中央部分または挿入口部３５内
に位置するようにし、蓋部材１５が、挿入口部３５から
抜けないようにする。

【００２２】この後、挿入口部３５で、蓋部材１５と挿
入口部３５との間に生じる２箇所の隙間部分に、これら
の隙間部分の形状に対応する形状に形成されたキャップ
部材４７を各々挿入し、これらのキャップ部材４７から
キャップ部材４７下に在る蓋部材１５に挿通される４本
のボルト４９により、キャップ部材４７とキャップ部材
４７下に在る２枚の蓋部材１５とを固定する。なお、蓋
部材１５は、板状部３７のナット溝１４の外側に位置す
る面と一体型ロータシャフト３の外周面とがほぼ面一に
なるように形成され、フランジ部３９が垂下された両端
縁部分間の長さは、ナット溝１４の幅とほぼ同じに形成
されている。また、キャップ部材４７も、キャップ部材
４７のナット溝１４の外側に位置する面と一体型ロータ
シャフト３の外周面とがほぼ面一になる厚みに形成され
ている。

【００２３】また、隣り合う蓋部材１５間の継ぎ目部分
４５のシール性も圧縮機１７の性能上重要である。した
がって、蓋部材１５間の継ぎ目部分４５のシール性を確
保するため、本実施形態では、図５、６に示すように、
蓋部材１５の板状部３７の継ぎ目部分４５となる両端面
の一方の面に溝からなる凹部５１を、他方の面に凹部５
１に嵌合する突起からなる凸部５３を形成し、隣り合う
蓋部材１５の凹部５１と凸部５３とを嵌合することで隣
り合う蓋部材１５間の継ぎ目部分４５をシールしてい
る。また、ロータ１の高速回転中の振動により隣り合う
蓋部材１５間の継ぎ目部分４５に摩耗やフレッティング
などによる損傷が生じる可能性がある。そこで、凹部５
１と凸部５３との隙間を例えばエポキシ樹脂やシリコン
樹脂などの樹脂材５５で満たして封鎖することでシール
性の向上および耐摩耗性を向上させている。なお、ナッ
ト溝１４は、圧縮機１７の下流側に位置し、比較的低温
であるため、樹脂材を使用することができる。

【００２４】ところで、ナット溝を、前述のようなリン
グ状部材２７と一体化された可動静翼９ｃに対応する位
置に形成すると、リング状部材２７の分だけスタッキン
グボルト１１がロータの軸に近い位置とならざるを得な
いため、ロータの軸からスタッキングボルト１１までの
半径が小さくなり、ロータの剛性が低下する。これに対
して、本実施形態では、可動静翼９ｃよりも翼高さが小
さく、剛性を向上するためのリング状部材２７などを一
体的に形成する必要がない可動静翼９ｂに対応する位置
にナット溝１４を形成し、ナット溝１４の開口部に複数
の蓋部材１５を設置することで、スタッキングボルト１
１をロータ１のできる限り外周側に設置することを可能
としている。したがって、本実施形態のような構成を採
用するに当たっては、ナット溝１４の位置、深さ、ロー
タ１の強度などとの関係、また、ナット溝１４を形成す
る位置に対応する静翼９の剛性に関する検討が必要であ
る。

【００２５】すなわち、スタッキングボルト１１の位置
と静翼９の剛性を考えれば、一体型ロータシャフト３を
できるだけ長くし、ナット溝１４をできるだけ圧縮機の
下流側に形成することが望ましいが、一方で、一体型ロ
ータシャフト３が大きくなり、その製作が困難になるこ
と、圧縮機の下流側の方が高温となり熱応力が大きいた
め、ナット溝１４への熱応力の影響が大きくなることな
どの問題が生じる。このため、本実施形態では、これら
の検討要素の兼ね合いでロータシャフトを一体型ロータ
シャフト３にする範囲、そしてナット溝１４やスタッキ
ングボルト１１の位置などを決定している。

【００２６】このように、本実施形態の圧縮機１７のロ
ータ１では、一体型ロータシャフト３の下流側部分に形
成されたナット溝１４の開口部は、一体型ロータシャフ
ト３の外周面とほぼ面一となる蓋である複数の蓋部材１
５で塞がれるため、圧縮機１７の圧縮能力が低下してし
まうことはない。さらに、一体型ロータシャフト３の下
流側部分のナット溝１４内でスタッキングボルト１１に
ナット１３を螺合して一体型ロータシャフト３と複数の
円板状ロータシャフト５を連結することにより、スタッ
キングボルト１１を一体側ロータシャフト３と複数の円
板状ロータシャフト５のできる限り外周側に配設するこ
とができるため、ロータ１の剛性を向上することができ
る。すなわち、圧縮機の圧縮能力を低下させずにロータ
の信頼性を向上することができる。

【００２７】さらに、蓋部材１５は、蓋部材１５のナッ
ト溝１４の壁面に面する部分に形成され、ナット溝１４
の壁面方向に突出した突出部４１を有している。ナット
溝１４の壁面には、蓋部材１５の突出部４１と係合する
係合溝がされている。したがって、蓋部材１５の突起部
４１がナット溝１４の壁面の係合溝３３に係合すること
で、ロータ１の回転による遠心力が作用しても外れるこ
とのない蓋を形成することができる。

【００２８】加えて、蓋部材１５の突出部４１は、板状
部３７のナット溝１４の壁面に対向する端縁部分から垂
下されたフランジ部３９に形成されているため、板状部
３７を肉薄にすることができる。したがって、蓋部材１
５の重量を低減でき、蓋部材１５に作用する遠心力を低
減できる。さらに、蓋部材１５は、隣接する蓋部材１５
同士を各々の凸部５３と凹部５１とを嵌合して連結され
ており、嵌合された凸部５３と凹部５５との隙間に樹脂
材５５が満たされているので、隣接する蓋部材１５間の
継ぎ目部分４５のシール性を向上できる。ただし、必要
とされるシール性に応じ、樹脂材５５、さらに凸部５３
と凹部５５を形成した蓋部材１５を用いない構成にする
こともできる。

【００２９】さらに、本実施形態で例示した圧縮機１７
では、圧縮能力が低下することなく信頼性が向上するロ
ータ１を有しているため、信頼性を向上できる。また、
本実施形態で例示したガスタービンでは、信頼性を向上
した圧縮機１７を備えているため、信頼性を向上でき
る。

【００３０】ところで、蓋部材１５と可動静翼９ｂの先
端との間のクリアランスが、圧縮機１７の性能上重要で
あるが、蓋部材１５には遠心力が作用するため、クリア
ランスが少なくなる方向に蓋部材１５の変形が生じると
考えられる。蓋部材１５の変形により、蓋部材１５と可
動静翼９ｂが接触することにより損傷が生じるため、蓋
部材１５の変形量が、必要とされる蓋部材１５と可動静
翼９ｂの先端との間のクリアランス以下となるように設
計を行う必要がある。蓋部材１５の変形量を小さくする
には、板状部３７の剛性を高くする必要があるが、板状
部３７の板厚を厚くして剛性を高くした場合、蓋部材１
５に作用する遠心力が大きくなるため好ましくない。

【００３１】したがって、圧縮機の大きさやロータの回
転速度などに応じて、蓋部材１５の剛性向上が必要であ
る場合には、蓋部材１５の板状部３７が、板状部３７の
ナット溝１４内側に位置する面に補強部材、例えば、図
７に示すように、ハニカム構造の補強部材５７を有する
構成とすればよい。このような構成とすれば、蓋部材１
５の板状部３７の剛性を保ちながら蓋部材１５を軽量化
できる。なお、補強部材として、板状部３７のナット溝
１４内側に位置する面に設けられた梁などを設けること
もできる。

【００３２】また、本実施形態では、板状部３７、フラ
ンジ部３９、そして突出部４１などからなる蓋部材１５
を用いているが、蓋部材として、上記のような補強部材
を備えた構成の蓋部材や、肉厚の板状部材の相対向する
面に突出部を設けた蓋部材などを用いることもできる。
ただし、肉厚の板状部材の相対向する面に突出部を設け
た蓋部材では、蓋部材の重量が重くなるため、蓋部材に
作用する遠心応力が大きくなるため、ロータの定格回転
数などの条件によっては、本実施形態で示した比較的軽
量の蓋部材１５のような蓋部材を用いた方がよい。

【００３３】また、本実施形態では、ナット溝１４の開
口部の一部分に両係合溝３３の底部まで一体型ロータシ
ャフト３の外周面を切り欠いた挿入口部３５を形成した
が、図８に示すように、ナット溝１４の開口部の片側の
みを切り欠いて挿入口部３９を形成することもできる。
この場合、切り欠いた側の係合溝３３の挿入口部３９に
なる部分の深さを他の係合溝３３部分の深さのほぼ２倍
にする。そして、挿入口部３９に蓋部材１５を挿入した
後、蓋部材１５をロータ１の軸方向に沿う方向６１にス
ライドさせ、切り欠いていない側の係合溝３３に蓋部材
１５の突出部４１を係合させる。

【００３４】また、本実施形態では、ナット溝１４は、
一体型ロータシャフト３の外周面周囲にリング状に形成
されているが、ナット溝は、ナット１３をスタッキング
ボルト１１に螺合させる位置、すなわちナット１３の挿
入位置のみに形成することもできる。ただし、断続的に
ナット溝を形成することによりロータのバランスなどに
影響がでる場合には、ナット溝は、一体型ロータシャフ
トの外周面周囲にリング状に形成されている方がよい。

【００３５】さらに、本実施形態では、挿入口部３５
で、蓋部材１５と挿入口部３５との間に生じる２箇所の
隙間部分に、これらの隙間部分の形状に対応する形状に
形成されたキャップ部材４７を各々挿入した構成とした
が、圧縮機の圧縮能力の低下やロータの回転による空気
抵抗などの問題がない場合には、キャップ部材４７を用
いず、蓋部材１５を一体型ロータシャフト３にボルト止
めする構成とすることもできる。

【００３６】また、挿入口部３５は、一体型ロータシャ
フト３の外周面の対向する位置に２つ形成してもよい
し、挿入口部３５を一体型ロータシャフト３の外周面に
等間隔で３つ以上形成することもできる。挿入口部３５
を複数形成した場合、蓋部材１５をスライドさせる距離
が短くてすむため、作業を簡素化できる。また、挿入口
部３５は１つだけ形成することもできる。ただし、挿入
口部３５の形成数は、ロータ１のバランスなどを考慮し
て選択する必要がある。さらに、挿入口部３５を複数設
けることは、挿入口部３５を形成した部分の一体型ロー
タシャフト３の剛性が低下するため、挿入口部３５の形
成数は、必要とされる一体型ロータシャフト３の剛性、
作業性、バランスなどの兼ね合いで決定する必要があ
る。

【００３７】さらに、本実施形態では、上面から見た場
合、長方形状の蓋部材１５を用い、挿入口部３５から蓋
部材１５をスライドさせてナット溝１４の開口部に蓋部
材１５を設置しているが、他の形状の蓋部材や設置方法
を用いることもできる。例えば、図９に示すように、上
面から見た場合、平行四辺形状に形成された蓋部材６３
を用いることもできる。このとき、蓋部材６３の板状部
６５は、1つの鈍角から下ろした垂線が対角の鈍角と交
わる平行四辺形とし、これらの鈍角間の距離Ｌ１を、ナ
ット溝１４の両壁面間の幅とほぼ同じに形成する。長辺
間の距離Ｌ２は、ナット溝１４の両壁面間の幅より小さ
くする。つまり、鈍角間の距離Ｌ１＞長辺間の距離Ｌ２
とする。また、蓋部材６３の突出部６７の両端縁部分間
距離Ｌ３は、ナット溝１４の開口部の両壁面に形成され
た係合溝３３の底部間の距離とほぼ同じに形成されてい
る。

【００３８】このような蓋部材６３は、図１０に示すよ
うに、ナット溝１４の開口部に挿入し矢印６８の方向に
水平回転させると、最初にナット溝１４の開口部に形成
された係合溝３３への引っかかりが出るのが鈍角間の対
角線に対応する突出部６７の角部６９となり、さらに回
転させることで、蓋部材６３の突出部６７が係合溝３３
角部６９から挿入されて係合し、蓋部材６３のフランジ
部３９がナット溝１４の壁面に当接した状態になる。し
たがって、ほとんどスライドさせずに大部分の蓋部材６
３をナット溝１４の開口部に設置することができ、蓋部
材の設置作業を簡素化できる。なお、最後の数枚の蓋部
材６３については、隣り合う蓋部材６３と接触するた
め、回転させて設置できない。このため、図示していな
いが、ナット溝１４の開口部の一部分には、最後の蓋部
材６３を設置するために挿入口部３５が形成されてい
る。

【００３９】また、本実施形態では、ボルト４９によっ
て蓋部材１５を固定しているが、ボルトによって蓋部材
を固定する際、ボルト頭の座ぐりなどの加工が必要とな
り、キャップ部材４７や蓋部材１５に局部的に薄肉化し
た部位ができ、応力集中などが生じるため、高遠心力条
件で使用するロータでは、その信頼性を確保する上でボ
ルト４９などの締結手段を用いずに蓋部材を固定する必
要が生じる場合がある。このような場合には、ボルト４
９などの締結手段を用いずに蓋部材を固定することもで
きる。

【００４０】例えば、最後にナット溝の開口部に設置す
る蓋部材が一体型ロータシャフトに植設される動翼と一
体的に形成されていることで、蓋部材をこていすること
ができる。このとき、図１１、１２に示すように、ナッ
ト溝１４の開口部に最後に設置される１または複数の蓋
部材７１は、ナット溝１４に隣接して一体型ロータシャ
フト３に植設される動翼２ａの根本部７３に連続するよ
うに、動翼２ａと一体的に形成されており、また、蓋部
材７１のフランジ部３９と突出部４１は、動翼２ａと連
続していない側の端縁部分にのみ形成されている。本実
施形態の圧縮機１７の一体型ロータシャフト３では、動
翼２の植設は、ロータ１の軸方向７４へのスライド、つ
まりアクシャルエントリーで行われており、動翼２の植
設溝は、ロータ１の軸方向に形成されている。これらの
植設溝のうち、蓋部材７１が形成された動翼２ａが植設
される１または複数の植設溝７５は、ナット溝１４に達
する位置まで形成されている。

【００４１】このような動翼２ａと一体的に形成された
蓋部材７１を他の蓋部材１５をナット溝１４の開口部に
設置した後、最後に、植設溝７５に動翼２ａを挿入して
ロータ１の軸方向７４へ蓋部材７１の突出部４１とナッ
ト溝１４の係合溝３３とが係合するまでスライドさせ、
リテーナやブレードロックなどによる一般的な動翼の固
定手段で動翼２ａを固定することで、蓋部材７１がナッ
ト溝１４の開口部に固定される。これにより、蓋部材を
固定するためのボルトなどの締結手段が不要になると共
に、動翼２ａは、一体型ロータシャフト３の円周方向に
スライドできないため、蓋部材７１が、ロータ１の回転
などによる他の蓋部材１５のスライドを防止する。ただ
し、動翼の植込みは、ロータシャフトスタッキング時の
ロータバランス調整のため、蓋部材設置前に行われるの
が一般的である。このような場合には、ロータバランス
調整後、一旦この蓋部材７１と一体化された動翼２ａを
取り外し、他の蓋部材１５を設置後、再度動翼２ａを組
み込めばよい。また、平行四辺形状の蓋部材６３を用い
た場合には、蓋部材６３の傾きと動翼２ａの根本部７３
及び植設溝７５との角度を一致させればよい。

【００４２】（第２の実施形態）本発明を適用してなる
圧縮機のロータの第２の実施形態について図１３を参照
して説明する。図１３は、本発明を適用してなる圧縮機
のロータのナット溝部分を拡大して示す断面図である。
なお、本実施形態では、第１の実施形態と同一のものに
は同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相
違する構成及び特徴部などについて説明する。

【００４３】本実施形態が第１の実施形態と相違する点
は、ナット溝に対向する位置にある静翼が固定静翼であ
り、この固定静翼の先端部に設けられたリング状蓋部材
でナット溝の開口部を塞いだことにある。すなわち、本
実施形態のナット溝１４の蓋は、図１３に示すように、
固定静翼９ｄの先端部に一体的に取り付けられたリング
状蓋部材７７であり、リング状蓋部材７７は、静翼９ｄ
と連結され、一体型ロータシャフト３と面一になる面を
有するリング部７９、リング部７９のナット溝１４の両
壁面に対向する端縁部分から垂下されたフランジ部８
１、そしてフランジ部８１の端部に設けられたシール部
８３などで構成されている。また、本実施形態のナット
溝１４の開口部壁面には、段部８５が形成されており、
段部８５から一体型ロータシャフト３の外周面までは、
他のナット溝１４の部分よりも幅が広くなっている。こ
のナット溝１４の幅が広くなっている部分にリング状蓋
部材７７が挿入され、リング状蓋部材７７と一体側ロー
タシャフト３との間のシールは、リング状蓋部材７７の
シール部８３とナット溝１４の段部８５との間で行われ
ている。

【００４４】ところで、静翼の先端部にリング状蓋部材
を設ける場合、可動静翼９ｃに設けたリング状部材２７
と同様の構造とすれば、静翼の剛性を向上することがで
きる。しかし、リング状部材２７の厚みのため、スタッ
キングボルト１１の位置をロータ１の軸に近い位置に移
動させる必要が生じ、ロータ１の剛性が低下する。さら
に、リング状部材２７の設計の際には、圧縮機の起動、
停止時のロータ、ケーシングなどの変位差に対するシー
ル部のギャップの設定など、複雑な事象に対する検討が
必要となる。しかし、ナット溝の蓋としては、できるだ
け簡素化した構造を採ることが望ましく、このため、ナ
ット溝１４は、より下流側に位置する固定静翼９ｄに対
向する位置に形成し、蓋としては、本実施形態のリング
状蓋部材７７のような、リング部７９、フランジ部８
１、そしてシール部８３などでこうせいされたリング状
蓋部材を用いるのが好ましい。

【００４５】このように、本実施形態のロータ１では、
一体型ロータシャフト３に形成されたナット溝１４の開
口部が、固定静翼９ｄの先端部に一体的に設けられたリ
ング状蓋部材７７で塞がれている。このため、ロータを
組み立てる際にナット溝１４の開口部を塞ぐ作業の工数
を低減することができる。ただし、本実施形態では、ロ
ータの大きさ、定格回転速度などの条件に応じて、リン
グ状蓋部材７７のシール部８３のシール性に対するリン
グ状蓋部材７７とナット溝１４の段部８５とのギャップ
設計が必要となり、ナット溝１４やリング状蓋部材７７
の設計が複雑になる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、圧縮機の圧縮能力を低
下させずに信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる圧縮機のロータの第１の
実施形態のナット溝部分を拡大して示す断面図である。

【図２】本発明を適用してなる第１の実施形態の圧縮機
のロータを備えたガスタービンの概略構成を例示する断
面図である。

【図３】ナット溝の開口部への蓋部材の設置動作を示す
斜視図である。

【図４】蓋部材をロータシャフトに固定した状態を示す
平面図である。

【図５】隣接する蓋部材を連結した状態を示す平面図で
ある。

【図６】図５のVI−VI線での断面図である。

【図７】ハニカム構造の補強部材で補強された蓋部材の
変形例を示す（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図であ
る。

【図８】ナット溝の挿入口部の変形例とこの挿入口部へ
の蓋部材の設置動作を示す断面図である。

【図９】平面的な平行四辺形状の蓋部材の変形例を示す
（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図であり、（ｃ）は
ナット溝と蓋部材の大きさとの関係を示すナット溝部分
の平面図である。

【図１０】（ａ）は、平行四辺形状の蓋部材の設置動作
を示す平面図、（ｂ）は、図９の変形例の蓋部材を設置
した状態を示す平面図である。

【図１１】動翼と一体的に構成した蓋部材の変形例とそ
の設置動作を示す斜視図である。

【図１２】動翼と一体的に構成した蓋部材の変形例をナ
ット溝の開口部へ設置した状態を示す平面図である。

【図１３】本発明を適用してなる圧縮機のロータの第２
の実施形態のナット溝部分を拡大して示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ロータ ２ 動翼 ３ 一体型ロータシャフト ５ 円板状ロータシャフト ９ａ 固定静翼 ９ｂ、９ｃ 可変静翼 １１ スタッキングボルト １３ ナット １４ ナット溝 １５ 蓋部材 ３３ 係合溝 ３７ 板状部 ３９ フランジ部 ４１ 突出部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数段の動翼を備え、ガスの流れに対し
   て上流側に配設された一体型ロータシャフトを有し、該
   一体型ロータシャフトと下流側に配設されるロータシャ
   フトとを前記下流側のロータシャフトから前記一体型ロ
   ータシャフトに挿通されるボルトと該ボルトに対応する
   ナットとで連結した圧縮機のロータであり、 前記ナットは、前記一体型ロータシャフトの外周面に形
   成されたナット溝内で前記ボルトと螺合され、前記ナッ
   ト溝の開口部は、前記一体型ロータシャフトの外周面と
   ほぼ面一となる蓋で塞がれてなることを特徴とする圧縮
   機のロータ。
2. 【請求項２】 前記蓋は、複数の蓋部材からなり、該蓋
   部材は、前記一体型ロータシャフトの外周面とほぼ面一
   となる面を有する板状部と、前記蓋部材の前記ナット溝
   の壁面に面する部分に形成され、前記ナット溝の壁面方
   向に突出した突出部とを有し、前記ナット溝の壁面に
   は、前記蓋部材の突出部と係合する係合溝が形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機のロー
   タ。
3. 【請求項３】 前記蓋部材の突出部は、前記板状部の前
   記ナット溝の壁面に対向する端縁部分から垂下されたフ
   ランジ部に形成されていることを特徴とする請求項２に
   記載の圧縮機のロータ。
4. 【請求項４】 前記蓋部材は、隣接する蓋部材と対向す
   る面のうち、一方の面に凸部が形成され、他方の面に前
   記凸部と嵌合する凹部が形成されており、隣接する前記
   蓋部材同士を各々の前記凸部と前記凹部を嵌合して連結
   することを特徴とする請求項２または３に記載の圧縮機
   のロータ。
5. 【請求項５】 前記複数の蓋部材の少なくとも１つは、
   動翼の根本部と一体に形成され、該動翼の根本部を前記
   一体型ロータシャフトに植設するための植設溝が前記ナ
   ット溝まで形成されていることを特徴とする請求項２乃
   至４のいずれか１項に記載の圧縮機のロータ。
6. 【請求項６】 前記蓋は、前記ナット溝に対向する位置
   の静翼の先端に連結されたリング状蓋部材からなり、該
   リング状蓋部材は、前記一体型ロータシャフトの外周面
   とほぼ面一となる面を有するリング部と、該リング部の
   前記ナット溝の壁面に対向する端縁部分から垂下された
   フランジ部と、該フランジ部の先端部に設けられたシー
   ル部とからなり、前記溝の両側壁には、前記蓋のシール
   部に対応する段部が設けられていることを特徴とする請
   求項１に記載の圧縮機のロータ。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   ロータを備えてなる圧縮機。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の圧縮機と、該圧縮機に
   結合された回転軸を有するタービンと、該タービンを駆
   動する燃焼ガスを生成する燃焼器とを含んでなるガスタ
   ービン。