JP2002372238A - ガスタービン - Google Patents
ガスタービンInfo
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- JP2002372238A JP2002372238A JP2001178604A JP2001178604A JP2002372238A JP 2002372238 A JP2002372238 A JP 2002372238A JP 2001178604 A JP2001178604 A JP 2001178604A JP 2001178604 A JP2001178604 A JP 2001178604A JP 2002372238 A JP2002372238 A JP 2002372238A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率の低下を防ぎつつＮＯｘの発生を抑える
ことができるガスタービンを提供することを目的とす
る。また、効率の低下を防ぎつつ動翼の冷却効率を上げ
ることができるガスタービンを提供すること。 【解決手段】圧縮機２と、該圧縮機２によって圧縮され
た空気が導入される燃焼器１と、該燃焼器１から供給さ
れる高温高圧ガスを膨張させて回転することで軸出力を
出力するタービン３とを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機２から吐出された圧縮空気を分岐させる分岐
手段としての仕切り部材５を備え、該仕切り部材５によ
り分岐された一方の圧縮空気をさらに圧縮させるブース
ター１０が設けられていることを特徴とする。
ことができるガスタービンを提供することを目的とす
る。また、効率の低下を防ぎつつ動翼の冷却効率を上げ
ることができるガスタービンを提供すること。 【解決手段】圧縮機２と、該圧縮機２によって圧縮され
た空気が導入される燃焼器１と、該燃焼器１から供給さ
れる高温高圧ガスを膨張させて回転することで軸出力を
出力するタービン３とを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機２から吐出された圧縮空気を分岐させる分岐
手段としての仕切り部材５を備え、該仕切り部材５によ
り分岐された一方の圧縮空気をさらに圧縮させるブース
ター１０が設けられていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、効率を向上させる
ことができるガスタービンに関するものである。
ことができるガスタービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】作動流体となる気体を圧縮機で圧縮して
これを加熱し、生じた高温高圧ガスをタービン中で膨張
させることによって外部へ軸出力を取り出すガスタービ
ンでは、近年、環境問題から窒素酸化物（ＮＯｘ）など
のエミッション低減が求められている。このようなガス
タービンは、圧縮機、燃焼器およびタービンを主な構成
要素としており、圧縮機とタービンとは互いに主軸で直
結されている。圧縮機の吐出口には燃焼器が接続されて
おり、圧縮機から吐出された作動流体は、燃焼器によっ
て所定のタービン入り口温度まで加熱される。タービン
に供給された高温高圧の作動流体は、ケーシング内にお
いて静翼および主軸側に取り付けられた動翼の間を通過
して膨張し、これにより主軸が回転して出力が得られ
る。ガスタービンの場合、圧縮機の消費動力を引いた軸
出力が得られるので、主軸の他端に発電機などを接続す
ることで駆動源として利用することができる。
これを加熱し、生じた高温高圧ガスをタービン中で膨張
させることによって外部へ軸出力を取り出すガスタービ
ンでは、近年、環境問題から窒素酸化物（ＮＯｘ）など
のエミッション低減が求められている。このようなガス
タービンは、圧縮機、燃焼器およびタービンを主な構成
要素としており、圧縮機とタービンとは互いに主軸で直
結されている。圧縮機の吐出口には燃焼器が接続されて
おり、圧縮機から吐出された作動流体は、燃焼器によっ
て所定のタービン入り口温度まで加熱される。タービン
に供給された高温高圧の作動流体は、ケーシング内にお
いて静翼および主軸側に取り付けられた動翼の間を通過
して膨張し、これにより主軸が回転して出力が得られ
る。ガスタービンの場合、圧縮機の消費動力を引いた軸
出力が得られるので、主軸の他端に発電機などを接続す
ることで駆動源として利用することができる。
【０００３】ところで、上述したガスタービンにおいて
は、ＮＯｘ等のエミッションを低減するため、燃焼器に
関する種々の研究および開発が進められている。ＮＯｘ
を極力抑えるためには、燃焼温度をできるだけ低い値と
するのがよい。これには、燃焼前に燃料ガスと空気とを
よく混合して燃焼温度を低く抑えることが一般的である
（予混合希薄燃焼）。
は、ＮＯｘ等のエミッションを低減するため、燃焼器に
関する種々の研究および開発が進められている。ＮＯｘ
を極力抑えるためには、燃焼温度をできるだけ低い値と
するのがよい。これには、燃焼前に燃料ガスと空気とを
よく混合して燃焼温度を低く抑えることが一般的である
（予混合希薄燃焼）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料ガスと空気とを混
合するには、空気を旋回流として燃焼器内に流入させれ
ばよい。しかしながら、効率よい混合を行うためには空
気を高速噴流として流入させる必要があり、空気をより
高圧にする必要がある。つまり、圧縮機の消費動力が増
大してしまうため、相対的にガスタービンを駆動する動
力が減少してしまい、ガスタービンの効率低下を招くと
いう問題があった。また、圧縮機により圧縮された空気
は、タービンの動翼を冷却するためにも用いられる。動
翼をより効率よく冷却するためには、より高圧の空気を
冷却媒体として供給することが望ましい。しかしなが
ら、上記と同様に、空気をより高圧にするとガスタービ
ンの効率低下を招くという問題があった。
合するには、空気を旋回流として燃焼器内に流入させれ
ばよい。しかしながら、効率よい混合を行うためには空
気を高速噴流として流入させる必要があり、空気をより
高圧にする必要がある。つまり、圧縮機の消費動力が増
大してしまうため、相対的にガスタービンを駆動する動
力が減少してしまい、ガスタービンの効率低下を招くと
いう問題があった。また、圧縮機により圧縮された空気
は、タービンの動翼を冷却するためにも用いられる。動
翼をより効率よく冷却するためには、より高圧の空気を
冷却媒体として供給することが望ましい。しかしなが
ら、上記と同様に、空気をより高圧にするとガスタービ
ンの効率低下を招くという問題があった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、効率の低下を防ぎつつＮＯｘの発生を抑えること
ができるガスタービンを提供することを目的とする。ま
た、効率の低下を防ぎつつ動翼の冷却効率を上げること
ができるガスタービンを提供することを目的とする。
あり、効率の低下を防ぎつつＮＯｘの発生を抑えること
ができるガスタービンを提供することを目的とする。ま
た、効率の低下を防ぎつつ動翼の冷却効率を上げること
ができるガスタービンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、圧縮機と、該圧縮機によって圧縮された空気が導入
される燃焼器と、該燃焼器から供給される高温高圧ガス
を膨張させて回転することで軸出力を出力するタービン
とを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機から吐出
された圧縮空気を分岐させる分岐手段を備え、該分岐手
段により分岐された一方の圧縮空気をさらに圧縮させる
ブースターが設けられていることを特徴とする。
は、圧縮機と、該圧縮機によって圧縮された空気が導入
される燃焼器と、該燃焼器から供給される高温高圧ガス
を膨張させて回転することで軸出力を出力するタービン
とを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機から吐出
された圧縮空気を分岐させる分岐手段を備え、該分岐手
段により分岐された一方の圧縮空気をさらに圧縮させる
ブースターが設けられていることを特徴とする。
【０００７】この発明においては、圧縮機により圧縮さ
れた空気について、必要な量だけをブースターにより圧
縮するため、圧縮機の消費動力を必要以上に増大させな
い。
れた空気について、必要な量だけをブースターにより圧
縮するため、圧縮機の消費動力を必要以上に増大させな
い。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のガスタービンにおいて、前記ブースターから吐出され
た空気を前記燃焼器に旋回流として供給する空気管を備
えていることを特徴とする。
のガスタービンにおいて、前記ブースターから吐出され
た空気を前記燃焼器に旋回流として供給する空気管を備
えていることを特徴とする。
【０００９】この発明においては、ブースターによりさ
らに高圧にされた空気が空気管を経て燃焼器内に旋回流
として供給されるため、燃料との混合が良好に均一化さ
れる。
らに高圧にされた空気が空気管を経て燃焼器内に旋回流
として供給されるため、燃料との混合が良好に均一化さ
れる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のガスタービンにおいて、前記タービンの動翼内に穿設
された冷却流路が設けられ、該冷却流路には、前記ブー
スターにより圧縮された空気が供給されることを特徴と
する。
のガスタービンにおいて、前記タービンの動翼内に穿設
された冷却流路が設けられ、該冷却流路には、前記ブー
スターにより圧縮された空気が供給されることを特徴と
する。
【００１１】この発明においては、ブースターによりさ
らに高圧にされた空気が冷却流路に供給されるため、動
翼の冷却効果を高めることができる。
らに高圧にされた空気が冷却流路に供給されるため、動
翼の冷却効果を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて説明する。このガスタービンは、従来技術でも説明
したように、いずれも圧縮機、燃焼器およびタービンを
主な構成要素とするものである。一方のガスタービン
は、高温高圧のガスをタービン中で膨張させて主軸を回
転させ、生じた軸出力を発電機等の駆動力として利用す
るものである。上記の構成要素のうち、圧縮機は、作動
流体となる気体、すなわち空気を導入して圧縮し、空気
流として燃焼器に供給するものである。この圧縮機に
は、主軸によりタービンと互いに直結された軸流圧縮機
が用いられ、吸い込み口から吸い込んだ空気（大気）を
圧縮して吐出口に接続された燃焼器に供給する。この空
気流は燃焼器において燃料ガスを燃焼させ、生成された
高温高圧のガスがタービンに供給される。
いて説明する。このガスタービンは、従来技術でも説明
したように、いずれも圧縮機、燃焼器およびタービンを
主な構成要素とするものである。一方のガスタービン
は、高温高圧のガスをタービン中で膨張させて主軸を回
転させ、生じた軸出力を発電機等の駆動力として利用す
るものである。上記の構成要素のうち、圧縮機は、作動
流体となる気体、すなわち空気を導入して圧縮し、空気
流として燃焼器に供給するものである。この圧縮機に
は、主軸によりタービンと互いに直結された軸流圧縮機
が用いられ、吸い込み口から吸い込んだ空気（大気）を
圧縮して吐出口に接続された燃焼器に供給する。この空
気流は燃焼器において燃料ガスを燃焼させ、生成された
高温高圧のガスがタービンに供給される。
【００１３】ここで、ガスタービン燃焼器を図１に示
す。図中の符号１は燃焼器、２は圧縮機、３はタービン
である。圧縮機２の出口側には、空気流路を内外２流路
に分割する仕切り部材（分岐手段）５が設けられてい
る。圧縮機２下流の主軸７周囲には、ブースター１０と
しての空気圧縮翼段が設けられている。ブースター１０
は、仕切り部材５に設けられた静翼１０ａと、主軸７側
に設けられた動翼１０ｂとにより構成されている。仕切
り部材５によって仕切られた内側（主軸７側）の空気流
路５ａは、１次空気管（空気管）１２と接続されてい
る。この１次空気管１２は、その下流端が燃焼器１の上
部側壁に接続されている。仕切り部材５によって仕切ら
れた外側の空気流路５ｂは、２次燃焼空気として、従来
と同様に燃焼器１の周囲から燃焼器内に取り込まれるよ
うになっている。
す。図中の符号１は燃焼器、２は圧縮機、３はタービン
である。圧縮機２の出口側には、空気流路を内外２流路
に分割する仕切り部材（分岐手段）５が設けられてい
る。圧縮機２下流の主軸７周囲には、ブースター１０と
しての空気圧縮翼段が設けられている。ブースター１０
は、仕切り部材５に設けられた静翼１０ａと、主軸７側
に設けられた動翼１０ｂとにより構成されている。仕切
り部材５によって仕切られた内側（主軸７側）の空気流
路５ａは、１次空気管（空気管）１２と接続されてい
る。この１次空気管１２は、その下流端が燃焼器１の上
部側壁に接続されている。仕切り部材５によって仕切ら
れた外側の空気流路５ｂは、２次燃焼空気として、従来
と同様に燃焼器１の周囲から燃焼器内に取り込まれるよ
うになっている。
【００１４】このようなガスタービンにおいては、圧縮
機２から吐出された圧縮空気は、仕切り部材５によって
内側空気流路５ａと外側空気流路５ｂに分岐される。内
側の空気流路５ａに流入した圧縮空気は、ブースター１
０によりさらに圧縮された後、１次空気管１２を経て燃
焼器１内に高流速噴流として導入される。燃焼器１内に
導入された圧縮空気は、燃焼器１内で旋回流となり、燃
焼器１内に導入された燃料と均一に混合された混合気と
なり、燃焼が行われる。外側の空気流路５ｂに流入した
圧縮空気は、燃焼器１に導入された後２次燃焼空気とし
て用いられる。
機２から吐出された圧縮空気は、仕切り部材５によって
内側空気流路５ａと外側空気流路５ｂに分岐される。内
側の空気流路５ａに流入した圧縮空気は、ブースター１
０によりさらに圧縮された後、１次空気管１２を経て燃
焼器１内に高流速噴流として導入される。燃焼器１内に
導入された圧縮空気は、燃焼器１内で旋回流となり、燃
焼器１内に導入された燃料と均一に混合された混合気と
なり、燃焼が行われる。外側の空気流路５ｂに流入した
圧縮空気は、燃焼器１に導入された後２次燃焼空気とし
て用いられる。
【００１５】このように、１次空気として用いられる圧
縮空気はブースター１０によってより高圧に圧縮されて
燃焼器１内に導入される。そして高速で燃焼器１内に噴
射されるため、燃料との混合が均一化され、低ＮＯｘ燃
焼を容易に実現することができる。一方、さほどの圧力
を必要としない２次燃焼空気は、ブースター１０を通さ
ないことにより、圧縮機２の消費動力増大を防止するこ
とができる。以上により、本例のガスタービンによれ
ば、効率の低下を防ぎつつ、ＮＯｘの発生を抑えた運転
を行うことができる。
縮空気はブースター１０によってより高圧に圧縮されて
燃焼器１内に導入される。そして高速で燃焼器１内に噴
射されるため、燃料との混合が均一化され、低ＮＯｘ燃
焼を容易に実現することができる。一方、さほどの圧力
を必要としない２次燃焼空気は、ブースター１０を通さ
ないことにより、圧縮機２の消費動力増大を防止するこ
とができる。以上により、本例のガスタービンによれ
ば、効率の低下を防ぎつつ、ＮＯｘの発生を抑えた運転
を行うことができる。
【００１６】なお、１次空気管を燃焼器筒１ａ内流路に
通過させて燃焼器筒１ａを冷却させた後に燃焼器１内に
噴射させる構成としてもよい。この場合、１次空気管内
の空気を高温にして燃焼器内に供給することができる。
通過させて燃焼器筒１ａを冷却させた後に燃焼器１内に
噴射させる構成としてもよい。この場合、１次空気管内
の空気を高温にして燃焼器内に供給することができる。
【００１７】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については
同一の符号を用い、その説明を省略する。図２に示した
ものは、本例に係るガスタービンである。図に示すよう
に、内側空気流路５ａの側壁に冷却流路１５が開口して
いる。冷却流路１５は、主軸７内部およびタービン３の
動翼３ａ内部に穿設されている。
する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については
同一の符号を用い、その説明を省略する。図２に示した
ものは、本例に係るガスタービンである。図に示すよう
に、内側空気流路５ａの側壁に冷却流路１５が開口して
いる。冷却流路１５は、主軸７内部およびタービン３の
動翼３ａ内部に穿設されている。
【００１８】このようなガスタービンにおいては、圧縮
機２から吐出された圧縮空気は、仕切り部材５によって
内側空気流路５ａと外側空気流路５ｂに分岐される。内
側の空気流路５ａに流入した圧縮空気は、ブースター１
０によりさらに圧縮され、その一部は、冷却流路１５内
に流入し、該冷却流路１５を通過する過程で動翼３ａを
冷却する。外側の空気流路５ｂに流入した圧縮空気は、
燃焼器１に導入されて燃焼空気として用いられる。
機２から吐出された圧縮空気は、仕切り部材５によって
内側空気流路５ａと外側空気流路５ｂに分岐される。内
側の空気流路５ａに流入した圧縮空気は、ブースター１
０によりさらに圧縮され、その一部は、冷却流路１５内
に流入し、該冷却流路１５を通過する過程で動翼３ａを
冷却する。外側の空気流路５ｂに流入した圧縮空気は、
燃焼器１に導入されて燃焼空気として用いられる。
【００１９】このように、動翼３ａを冷却する空気をブ
ースター１０によりさらに高圧にすることができるた
め、より効率よく動翼３ａの冷却を行うことができる。
一方、さほどの圧力を必要としない燃焼空気は、ブース
ター１０を通さないことにより、圧縮機２の消費動力増
大を防止することができる。以上により、本例のガスタ
ービンによれば、効率の低下を防ぎつつ、動翼を効率よ
く冷却することができる。
ースター１０によりさらに高圧にすることができるた
め、より効率よく動翼３ａの冷却を行うことができる。
一方、さほどの圧力を必要としない燃焼空気は、ブース
ター１０を通さないことにより、圧縮機２の消費動力増
大を防止することができる。以上により、本例のガスタ
ービンによれば、効率の低下を防ぎつつ、動翼を効率よ
く冷却することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビンによれば、以下の効果を得ることができる。請求項
１に記載の発明によれば、圧縮機により圧縮された空気
について、必要な量だけをブースターにより圧縮するた
め、圧縮機は必要以上の動力を要しない。したがって、
ガスタービンの効率低下を防ぐことができる。そして、
請求項２に記載の発明によれば、ブースターによりさら
に高圧にされた空気が空気管を経て燃焼器内に旋回流と
して供給されるため、燃料との混合が良好に均一化され
る。これによりＮＯｘの発生を抑えることができる。ま
た、請求項３に記載の発明によれば、ブースターにより
さらに高圧にされた空気が冷却流路に供給されるため、
動翼の冷却効果を高めることができる。
ビンによれば、以下の効果を得ることができる。請求項
１に記載の発明によれば、圧縮機により圧縮された空気
について、必要な量だけをブースターにより圧縮するた
め、圧縮機は必要以上の動力を要しない。したがって、
ガスタービンの効率低下を防ぐことができる。そして、
請求項２に記載の発明によれば、ブースターによりさら
に高圧にされた空気が空気管を経て燃焼器内に旋回流と
して供給されるため、燃料との混合が良好に均一化され
る。これによりＮＯｘの発生を抑えることができる。ま
た、請求項３に記載の発明によれば、ブースターにより
さらに高圧にされた空気が冷却流路に供給されるため、
動翼の冷却効果を高めることができる。
【図１】 本発明の第１実施形態として示したガスター
ビンの部分断面図である。
ビンの部分断面図である。
【図２】 本発明の第２実施形態として示したガスター
ビンの部分断面図である。
ビンの部分断面図である。
１ 燃焼器 ２ 圧縮機 ３ タービン ３ａ 動翼 ５ 仕切り部材（分岐手段） １０ ブースター １２ １次空気管（空気管） １５ 冷却流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｃ 7/18 Ｆ０２Ｃ 7/18 Ａ (72)発明者 藤本 雅久 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3G071 BA10 BA22 FA06 HA05 JA03
Claims (3)
- 【請求項１】 圧縮機と、該圧縮機によって圧縮された
空気が導入される燃焼器と、該燃焼器から供給される高
温高圧ガスを膨張させて回転することで軸出力を出力す
るタービンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機から吐出された圧縮空気を分岐させる分岐手
段を備え、該分岐手段により分岐された一方の圧縮空気
をさらに圧縮させるブースターが設けられていることを
特徴とするガスタービン。 - 【請求項２】 請求項１に記載のガスタービンにおい
て、 前記ブースターから吐出された空気を前記燃焼器に旋回
流として供給する空気管を備えていることを特徴とする
ガスタービン。 - 【請求項３】 請求項１に記載のガスタービンにおい
て、 前記タービンの動翼内に穿設された冷却流路が設けら
れ、該冷却流路には、前記ブースターにより圧縮された
空気が供給されることを特徴とするガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001178604A JP2002372238A (ja) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | ガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001178604A JP2002372238A (ja) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | ガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002372238A true JP2002372238A (ja) | 2002-12-26 |
Family
ID=19019278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001178604A Withdrawn JP2002372238A (ja) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | ガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002372238A (ja) |
-
2001
- 2001-06-13 JP JP2001178604A patent/JP2002372238A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |