JP2003247426A - ガスタービン - Google Patents

ガスタービン

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JP2003247426A
JP2003247426A JP2002043459A JP2002043459A JP2003247426A JP 2003247426 A JP2003247426 A JP 2003247426A JP 2002043459 A JP2002043459 A JP 2002043459A JP 2002043459 A JP2002043459 A JP 2002043459A JP 2003247426 A JP2003247426 A JP 2003247426A
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剛正 山田
Masato Sakurai
櫻井　　正人
Iwao Murata
巌 村田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率を低下させることなく小型化を達成す
ることのできるガスタービンを提供する。 【解決手段】 タービンホイール２ａのブレード２ｂを
カバー８で覆うと共に、コンプレッサホイール３ａのブ
レード３ｂをカバー１０で覆い、タービンハウジング４
との間、コンプレッサハウジング５との間に、それぞ
れ、ラビリンス機構９，１２を設ける。これにより、カ
バー８とタービンハウジング４との間からの排気ガスの
漏れ、カバー１０とコンプレッサハウジング５との間か
らの空気の漏れを防止し、ガスタービンの小型化に伴う
相対的なチップクリアランスの増加を招くことなくコン
パクト且つ熱効率の高いガスタービンを実現することが
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、熱効率を低下させ
ることなく小型化を可能とするガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、タービンとコンプレッサと一軸
上に直列に配置した一軸式のガスタービンにおいては、
図２に示すように、タービンとコンプレッサとの間に軸
受けを配設して回転体を支持する形式のものと、図３に
示すように、タービンとコンプレッサとを直結する軸部
の延長上に軸受けを配設して回転体を支持する形式のも
のとがある。
【０００３】すなわち、図２に示すガスタービンでは、
タービン２０とコンプレッサ２１とがシャフト２２を介
して同軸上に連結され、シャフト２２の中央部に軸受け
２３が配設されており、燃焼機２４からの高温の排気ガ
スがタービンハウジング２５内に導入されてタービン２
０が回転駆動され、このタービン２０の回転によってコ
ンプレッサ２１が回転し、コンプレッサハウジング２６
内に導入される燃焼用空気が圧縮加圧され、燃焼機２４
に送出される。タービン２０から排出される排気ガスの
熱は、熱交換機２７を介したコンプレッサ２１からの吐
出空気との熱交換によって回収される。
【０００４】また、図３に示すガスタービンでは、ター
ビン３０とコンプレッサ３１とがシャフト３２を介して
同軸上に連結され、シャフト３２の延長部に軸受け３３
が配設されており、同様に、燃焼機３４からの高温の排
気ガスがタービンハウジング３５内に導入されてタービ
ン３０が回転駆動され、このタービン３０の回転によっ
てコンプレッサ３１が回転し、コンプレッサハウジング
３６内に導入される燃焼用空気が圧縮加圧され、燃焼機
３４に送出される。タービン３０から排出される排気ガ
スの熱は、熱交換機３７を介したコンプレッサ３１から
の吐出空気との熱交換によって回収される。
【０００５】尚、軸部延長上に回転体の軸受けを配設す
る形式のガスタービンは、特開平１１−６４４５号公報
に開示されており、この先行技術では、タービン段とコ
ンプレッサ段との間の断熱構造部材の外周部分に、軸方
向厚さの中央位置よりコンプレッサ側に、放熱フィンを
外径方向に設け、コンプレッサディフューザ外径より外
側で、コンプレッサ段下流の流路に露出させることで、
コンプレッサ性能を向上させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスービン
では、熱効率を向上させるため、タービンやコンプレッ
サの回転体のブレードとハウジングとの間のチップクリ
アランスが極力小さいことが望ましいが、このチップク
リアランスは、熱膨張や高速回転の遠心力によるクリー
プ等を考慮すると、一定の値以下にすることは困難であ
る。
【０００７】従って、大型のガスタービンでは、回転体
の径が大きいため、上述のチップクリアランスでも所定
の熱効率を確保することができるものの、ガスタービン
を小型化しようとすると、チップクリアランスが相対的
に大きくならざるを得ず、熱効率が大幅に低下すること
になる。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、熱効率を低下させることなく小型化を達成すること
のできるガスタービンを提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、高温ガスによって駆動され
るタービンと、低温ガスを加圧するコンプレッサとを一
軸上に直列に配置したガスタービンにおいて、上記ター
ビンと上記コンプレッサとの少なくとも一方のブレード
外周先端側をカバーで覆うと共に、該カバーとハウジン
グとの間に、気体の漏れを防止するためのラビリンス機
構を設けたことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記カバーを、軸受けを介して上記ハウジ
ングで回転自在に支持することを特徴とする。
【００１１】すなわち、請求項１記載の発明は、高温ガ
スによって駆動されるタービンと、低温ガスを加圧する
コンプレッサとの少なくとも一方のブレード外周先端側
をカバーで覆い、このカバーとハウジングとの間に、気
体の漏れを防止するためのラビリンス機構を設け、熱効
率を低下させることなく小型化を可能とする。
【００１２】その際、請求項２記載の発明のように、カ
バーを軸受けを介してハウジングで回転自在に支持する
ことが望ましく、全長を短く抑え、より小型化を可能と
することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の実施の一形態に係
わるガスタービンの要部構成図である。
【００１４】図１において、符号１は、ガスタービンで
あり、本形態においては、高温ガスによって駆動される
タービン２と、低温ガスを加圧するコンプレッサ３とが
直列に配置される一軸式ガスタービンで、タービン２は
ラジアルタービン、コンプレッサ３は遠心式コンプレッ
サである。すなわち、ガスタービン１は、タービンハウ
ジング４内に収納されるタービンホイール２ａと、コン
プレッサハウジング５内に収納されるコンプレッサホイ
ール３ａとがシャフト６を介して同軸的に連結され、シ
ャフト６がコンプレッサ３側の延長部で軸受け７を介し
て回転自在に支持されている。
【００１５】一方、タービンホイール２ａは、ブレード
２ｂの外周先端側がカバー８によって覆われ、ブレード
２ｂと一体化されている。カバー８は、タービンハウジ
ング４の流路内壁面に沿った形状に形成されており、カ
バー８とタービンハウジング４との間には、カバー８と
タービンハウジング４との間からの気体の漏れを防止す
るため、ラビリンス機構９が設けられている。同様に、
コンプレッサホイール３ａも、ブレード３ｂの外周先端
側がカバー１０によって覆われ、ブレード３ｂと一体的
に結合されている。カバー１０は、コンプレッサハウジ
ング５の流路内壁面に沿った形状でガス入口５ａ側の小
径部が軸受け７の方向に延長されている。そして、この
カバー１０の延長部に、回転体（タービンホイール２ａ
及びコンプレッサホイール３ａ）を回転自在に支持する
ための軸受け１１が配設され、更に、カバー１０の延長
部先端とコンプレッサハウジング５との間に、カバー１
０とコンプレッサハウジング５との間からの気体の漏れ
を防止するため、ラビリンス機構１２が設けられてい
る。
【００１６】コンプレッサ３の軸受け１１は、シャフト
６の軸受け７に比較して径が大きいことから、空気ベア
リングを用いることが望ましく、この空気ベアリングの
採用により、フリクションを小さく抑えると共に全長を
短く抑えてコンパクト化を図ることができる。また、シ
ャフト６の軸受け７は、相対的に環境温度が低いことか
ら、負荷を駆動する際の振動防止のため、オイルスクイ
ーズフィルム付のボールベアリング等を採用することが
望ましく、これにより、オイルの劣化や熱によるカーボ
ンの堆積を抑え、信頼性を向上することができる。尚、
シャフト６に働く慣性モーメントに対する剛性をより強
固にするため、タービン２とコンプレッサ３との間に空
気ベアリング等からなる軸受けを追加しても良い。
【００１７】以上の構成によるガスタービン１は、図示
しない燃焼機からの排気ガスがタービンハウジング４の
ガス入口４ａに導入され、この排気ガスによってタービ
ンホイール２ａが回転駆動される。同時に、このタービ
ンホイール２ａの回転に伴い、同軸上に配置されるコン
プレッサホイール３ａが回転駆動され、コンプレッサハ
ウジング５のガス入口５ａから導入される空気が圧縮加
圧されてコンプレッサハウジング５のガス出口５ｂから
燃焼機に送出される。尚、タービンハウジング４のガス
出口４ｂから排出される排気ガスは、熱交換機（図示せ
ず）に送られ、コンプレッサ３から吐出される低温の圧
縮空気との熱交換によって排気ガスの熱が回収され、燃
料消費率の低減が図られる。
【００１８】この場合、タービンホイール２ａのブレー
ド２ｂをカバー８で覆い、また、コンプレッサホイール
３ａのブレード３ｂをカバー１０で覆っているため、タ
ービンハウジング４との間、コンプレッサハウジング５
との間に、それぞれ、ラビリンス機構９，１２を設け
て、タービンハウジング４の内壁とのチップクリアラン
ス、及びコンプレッサハウジング５の内壁とのチップク
リアランスを実質的に略零とすることが可能であり、カ
バー８とタービンハウジング４との間からの排気ガスの
漏れ、カバー１０とコンプレッサハウジング５との間か
らの空気の漏れを防止し、熱効率を向上することができ
る。
【００１９】しかも、ガスタービン１の小型化に伴い、
従来のように、タービンやコンプレッサのブレードとハ
ウジングとの間の相対的なチップクリアランスの増加を
招くことがなく、コンパクト且つ熱効率の高いガスター
ビンを実現することができる。更に、コンプレッサホイ
ール３ａのブレード３ｂを覆うカバー１０の延長部に軸
受け１１を配設しているため、フリクションを小さくす
ると共に全長を短く抑えることができ、よりコンパクト
化を図ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
温ガスによって駆動されるタービンと、低温ガスを加圧
するコンプレッサとの少なくとも一方のブレード外周先
端側をカバーで覆い、このカバーとハウジングとの間
に、気体の漏れを防止するためのラビリンス機構を設け
たので、小型化に伴うブレードとハウジングとの間のチ
ップクリアランスの相対的な増加を回避し、熱効率を低
下させることなく小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係わるガスタービンの
要部構成図
【図２】回転体支持部を主軸中央に設けた従来のガスタ
ービンの構成図
【図３】回転体支持部を主軸延長上に設けた従来のガス
タービンの構成図
【符号の説明】
１ ガスタービン ２ タービン ３ コンプレッサ ２ｂ，３ｂ ブレード ４ タービンハウジング ５ コンプレッサハウジング ６ シャフト ８，１０ カバー ９，１２ ラビリンス機構 １１ 軸受け
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/06 Ｆ０２Ｃ 7/06 Ｂ Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｎ 29/08 29/08 Ｅ 29/28 29/28 Ｃ (72)発明者 村田 巌 東京都新宿区西新宿一丁目７番２号 富士 重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G002 BA01 BB01 HA04 HA10 3H022 AA02 BA05 BA06 CA12 CA33 DA00 3H033 AA02 AA16 BB03 BB06 BB19 CC02 CC04 CC06 DD06 EE13 EE19

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高温ガスによって駆動されるタービン
    と、低温ガスを加圧するコンプレッサとを一軸上に直列
    に配置したガスタービンにおいて、 上記タービンと上記コンプレッサとの少なくとも一方の
    ブレード外周先端側をカバーで覆うと共に、該カバーと
    ハウジングとの間に、気体の漏れを防止するためのラビ
    リンス機構を設けたことを特徴とするガスタービン。
  2. 【請求項２】 上記カバーを、軸受けを介して上記ハウ
    ジングで回転自在に支持することを特徴とする請求項１
    記載のガスタービン。
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CN112780410A (zh) * 2021-01-29 2021-05-11 安徽应流航空科技有限公司 一种紧凑式涡轮压气机结构

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020159341A (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 ダイキン工業株式会社 遠心圧縮機
WO2020195133A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 ダイキン工業株式会社 遠心圧縮機
CN113614383A (zh) * 2019-03-28 2021-11-05 大金工业株式会社 离心压缩机
US11885347B2 (en) 2019-03-28 2024-01-30 Daikin Industries, Ltd. Centrifugal compressor
CN112780410A (zh) * 2021-01-29 2021-05-11 安徽应流航空科技有限公司 一种紧凑式涡轮压气机结构

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