JP6000142B2 - 回転機械、及びこれを備えているガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、軸線を中心として回転するロータと、このロータの囲むケーシングとを備えている回転機械、及びこれを備えているガスタービンに関する。

回転機械の一種として、軸線を中心として回転して気体を圧縮するロータと、このロータを囲むケーシングと、を備えている圧縮機がある。圧縮機には、ロータにより圧縮された気体の一部を外部に導くための抽気構造を採用したものがある。

例えば、以下の特許文献１には、このような抽気構造を採用している圧縮機が開示されている。この圧縮機のケーシングには、気体の主流路と連通している抽気室と、この抽気室内の気体を外部に導く配管とが形成されている。抽気室は、ロータを中心として環状の空間である。また、配管は、ロータを基準にして径方向外側に向かって抽気室から延びている。

特開２０１２−１８０７４９号公報

上記特許文献１に記載の圧縮機のように、抽気構造を採用している回転機械では、流体の主流路からケーシング外へ流体を導く過程での流体の圧力損失ができる限り小さいことが望まれている。例えば、回転機械としての圧縮機には、起動をスムーズに行うために抽気するものが存在する。この種の圧縮機では、気体の圧力損失が大きい場合、目的の抽気流量を確保することが難しく、スムーズに圧縮機を起動できない。

そこで、本発明では、抽気する流体の圧力損失を減らすことができる回転機械、及びこれを備えているガスタービンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての回転機械は、
軸線を中心として回転するロータと、前記ロータを囲み、該ロータと共に流体の主流路を画成するケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記軸線を中心として環状の空間を成し、前記主流路と連通する抽気室と、該抽気室から前記軸線を基準にして径方向外側に向かって延びて、該抽気室内の前記流体を外部に導く抽気ノズルと、が形成され、
前記抽気ノズルの内周面で前記軸線を中心とする周方向の一方側の第一面と該周方向の他方側の第二面とのうち、前記第一面が前記抽気室の径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で前記第二面に近づく向きに延びる方向変換緩和部である第一方向変換緩和部を有し、前記第二面が前記抽気室の前記径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で前記第一面に近づく向きに延びる方向変換緩和部である第二方向変換緩和部を有し、環状の前記抽気室内では、前記ロータの回転により、前記周方向の他方側に向かって前記流体が前記軸線を中心として旋回し、又は、前記ロータは、前記軸線を中心として前記周方向の他方側に向かって回転し、前記第一面の前記第一方向変換緩和部で前記径方向外側に向かうに連れて前記第二面に近づく量は、該第二面の前記第二方向変換緩和部で該径方向外側に向かうに連れて該第一面に近づく量よりも大きい、ことを特徴とする。

当該回転機械では、抽気室内を周方向に流れる流体が抽気ノズルに流入する過程で、この流体が壁面から剥離することを抑えることができ、この流体の圧力損失を小さくすることができる。

上記目的を達成するための発明に係る他の態様としての回転機械は、
軸線を中心として回転するロータと、前記ロータを囲み、該ロータと共に流体の主流路を画成するケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記軸線を中心として環状の空間を成し、前記主流路と連通する抽気室と、該抽気室から前記軸線を基準にして径方向外側に向かって延びて、該抽気室内の前記流体を外部に導く抽気ノズルと、が形成され、
前記抽気ノズルの内周面で前記軸線を中心とする周方向の一方側の第一面と該周方向の他方側の第二面とのうち、少なくも一方の面が前記抽気室の径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で他方の面に近づく向きに延びる方向変換緩和部を有し、前記方向変換緩和部は、前記軸線が延びる軸方向の幅が前記ロータを基準にした前記径方向外側よりも径方向内側の方が広い、ことを特徴とする。
ここで、前記他の態様としての前記回転機械において、環状の前記抽気室内では、前記ロータの回転により、前記周方向の他方側に向かって前記流体が前記軸線を中心として旋回し、前記一方の面は、前記抽気ノズルの内周面で前記周方向の前記一方側の前記第一面であってもよい。

また、前記他の態様としての前記回転機械において、前記ロータは、前記軸線を中心として前記周方向の他方側に向かって回転し、前記一方の面は、前記抽気ノズルの内周面で前記周方向の前記一方側の前記第一面であってもよい。

また、前記一方の面が前記第一面である前記回転機械において、前記抽気ノズルの内周面で前記周方向の前記他方側の前記第二面は、前記抽気室の前記径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で前記第一面に近づく向きに延びている方向変換緩和部を有してもよい。

基本的に、抽気室内を流体が周方向の他方側に向かって流れる場合でも、抽気する流体の流量が多くなると、抽気ノズルを基準にして周方向の他方側には、周方向の一方側に向かう流れが部分的に生じ、この流れの流体も抽気ノズル内に流入する場合がある。当該回転機械では、抽気室内の一部で周方向の一方側に向かって流れる流体が抽気ノズル内に流入する場合でも、剥離による流体の圧力損失を小さくすることができる。

また、前記第二面にも前記方向変換部を有している前記回転機械において、前記第一面の前記方向変換緩和部で前記径方向外側に向かうに連れて前記第二面に近づく量は、該第二面の前記方向変換緩和部で該径方向外側に向かうに連れて該第一面に近づく量よりも大きくてもよい。

また、前記一態様としての前記回転機械において、前記方向変換緩和部は、前記軸線が延びる軸方向の幅が前記ロータを基準にした前記径方向外側よりも径方向内側の方が広くてもよい。

当該回転機械では、抽気ノズルにおける抽気室側の開口部の面積がより大きくなるため、抽気室から抽気ノズルへ流体が流れ込む過程での流体の流速を低下させることができる。このため、当該回転機械では、流体の圧力損失をより小さくすることができる。

また、以上のいずれかの前記回転機械において、前記方向変換緩和部は、前記流体の流路側に向かって凸形状の滑らか曲面であってもよい。

当該回転機械では、抽気室から抽気ノズルへ流体が流れ込む過程での流体の剥離をより抑えることができる。

また、前記第一態様としての前記回転機械において、前記抽気ノズルは、該抽気ノズルの軸線が、前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向の前記他方側に向かって傾斜していてもよい。

また、以上のいずれかの前記回転機械において、前記ロータが回転することで前記流体としての気体を圧縮する圧縮機を成してもよい。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
前記ロータが回転することで前記流体としての空気を圧縮する圧縮機を成す、以上のいずれかの前記回転機械と、前記回転機械で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンと、を備えていることを特徴とする。

本発明では、抽気室内を周方向に流れる流体が抽気ノズルに流入する過程で、この流体が壁面から剥離することを抑えることができる。よって、本発明によれば、この流体の圧力損失を小さくすることができる。

本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの要部切欠側面図である。 本発明に係る第一実施形態における圧縮機の要部断面図である。 図２におけるIII‐III線断面図である。 図３におけるIＶ‐IＶ線断面図である。 比較例における圧縮機の断面図である。 本発明に係る第一実施形態の第一変形例における抽気ノズルを示し、同図（ａ）は抽気ノズルの縦断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ‐Ｂ線断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＣ‐Ｃ線断面図である。 本発明に係る第一実施形態の第二変形例における圧縮機の断面図である。 本発明に係る第二実施形態における圧縮機の断面図である。 本発明に係る第二実施形態の変形例における圧縮機の断面図である。

以下、本発明に係る回転機械を備えているガスタービンの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

「第一実施形態」
本発明に係る回転機械を備えているガスタービンの第一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態のガスタービンは、図１に示すように、外気Ａｏを圧縮して圧縮空気Ａを生成する圧縮機１０と、燃料供給源からの燃料Ｆを圧縮空気Ａに混合して燃焼させて燃焼ガスＧを生成する複数の燃焼器２と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン３と、を備えている。なお、以下では、圧縮空気Ａを単に空気Ａと言うこともある。

圧縮機１０及びタービン３は、いずれも、回転軸線Ａｒを中心として回転するロータ１１，４と、このロータ１１，４を覆う筒状のケーシング２０，５とを有している。圧縮機ロータ１１及びタービンロータ４は、同一の回転軸線Ａｒを中心として回転するもので、相互に連結されている。筒状の圧縮機ケーシング２０は、圧縮機ロータ１１と共同して、空気Ａが流れる主流路２１を形成する。また、筒状のタービンケーシング５は、タービンロータ４と共同して、燃焼ガスＧが流れる主流路６を形成する。複数の燃焼器２は、回転軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに互いに等間隔でタービンケーシング５に固定されている。

なお、以下では、回転軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとする。また、回転軸線Ａｒを基準にした径方向を単に径方向Ｄｒと言い、この径方向Ｄｒで回転軸線Ａｒから遠ざかる側を径方向外側と言い、この径方向Ｄｒで回転軸線Ａｒに近づく側を径方向内側という。また、軸方向Ｄａであって、タービン３を基準にして圧縮機１０側を上流側、圧縮機１０を基準にしてタービン３側を下流側という。

圧縮機１０は、多段式軸流圧縮機である。よって、圧縮機ロータ１１は、回転軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているロータ本体１４と、このロータ本体１４の外周に固定され軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼段１５と、を有している。圧縮機ケーシング２０の内周側には、各動翼段１５の上流側の位置に静翼段２５が固定されている。

１つの静翼段２５は、複数の静翼２６を有している。これら複数の静翼２６は、回転軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、１つの静翼段２５を構成する。また、１つの動翼段１５は、複数の動翼１６を有している。これら複数の動翼１６は、回転軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、１つの動翼段１５を構成する。

圧縮機ケーシング２０には、図２及び図３に示すように、回転軸線Ａｒを中心として環状の空間を成す抽気室２３と、主流路２１と抽気室２３とを連通させる連通路２２と、抽気室２３内の空気Ａを外部に導くための複数の抽気ノズル３０と、が形成されている。本実施形態では、以上の抽気室２３と連通路２２と複数の抽気ノズル３０とで抽気構造を構成している。連通路２２は、回転軸線Ａｒを中心として環状を成し、径方向外側に向かって切り込まれたスリットであり、抽気室２３の径方向内側に形成されている。連通路２２の主流路２１側の開口は、軸方向Ｄａにおいて、軸方向Ｄａで隣接する静翼段２５と動翼段１５との間の位置に形成されている。複数の抽気ノズル３０は、回転軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んでいる。この抽気ノズル３０は、抽気室２３から径方向外側に向かって延びている。各抽気ノズル３０には、この抽気ノズル３０からの空気Ａを目的の場所に導く抽気配管８が接続されている。この抽気配管８には、抽気する空気流量を調節する流量調節弁９が設けられている。

図３及び図４に示すように、抽気ノズル３０の内周面で、周方向Ｄｃの一方側の第一面３１と、周方向Ｄｃの他方側の第二面３２とのうち、第一面３１には、方向変換緩和部３３が形成されている。この方向変換緩和部３３は、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に第二面３２に近づく向きに延びている面である。この面は、空気の流路側に向かって凸形状の、より正確には、径方向内側向きの成分と第二面３２に近づく向きの成分とを有する向きに向かって凸形状の滑らかな曲面である。なお、本実施形態において、第一面３１とは、抽気ノズル３０の内周面で、法線の向き成分中に周方向Ｄｃの他方側の成分を含む面を言い、第二面３２とは、抽気ノズル３０の内周面で、法線の向き成分中に周方向Ｄｃの一方側の成分を含む面を言う。

圧縮機ロータ１１は、回転軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃの他方側に向かって回転する。また、環状の連通路２２及び抽気室２３内では、空気Ａが回転軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃの他方側に向かって、つまり圧縮機ロータ１１が回転する側に向かって旋回する。

次に、比較例の抽気構造の作用を説明しつつ、本実施形態の抽気構造の作用について説明する。

比較例における抽気構造は、図５に示すように、本実施形態の抽気構造と同様、回転軸線Ａｒを中心として環状の空間を成す抽気室２３と、主流路２１と抽気室２３とを連通させる連通路２２と、抽気室２３内の空気を外部に導くための複数の抽気ノズル３０ｘと、を有している。これら抽気室２３、連通路２２及び複数の抽気ノズル３０ｘは、いずれも圧縮機ケーシング２０ｘに形成されている。この比較例の抽気室２３の形状は本実施形態の抽気室２３の形状と同一であり、この比較例の連通路２２の形状も、本実施形態の連通路２２の形状と同一である。但し、この比較例の抽気ノズル３０ｘの形状が本実施形態の抽気ノズル３０の形状と異なっている。

比較例の抽気ノズル３０ｘは、ノズル軸線Ａｎを中心として円筒状である。このノズル軸線Ａｎは、回転軸線Ａｒに対して垂直な径方向Ｄｒを向いている。このため、この抽気ノズル３０ｘの内周面も、ノズル軸線Ａｎを中心として円筒状であり、周方向Ｄｃの一方側の第一面３１ｘ及び他方側の第二面３２ｘが、いずれも、これらの面３１ｘ,３２ｘとつながっている抽気室２３の径方向外側面２４の接線方向に対して垂直である。

抽気室２３内をこの抽気室２３の径方向外側面２４に沿って周方向Ｄｃの他方側に向かって流れてきた圧縮空気Ａは、この抽気ノズル３０ｘの抽気室２３側開口に至ると、この径方向外側面２４及び抽気ノズル３０ｘの第一面３１ｘから剥離する。この結果、この圧縮空気Ａは、抽気ノズル３０ｘ内で第一面３１ｘ側で且つ抽気室２３側の領域に渦流を形成する。このように、抽気室２３内から抽気ノズル３０ｘ内に圧縮空気Ａが流入する過程で壁面から剥離すると、圧縮空気Ａの圧力損失が極めて大きくなる。特に、抽気する空気流量を調節する流量調節弁９を全開にする等で、流量を増加させる場合には、この傾向が顕著で、目的の流量が得られない可能性がある。

一方、本実施形態の抽気構造では、前述したように、抽気ノズル３０の内周面で、周方向Ｄｃの一方側の第一面３１に、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に第二面３２に近づく向きに延びている方向変換緩和部３３が形成されている。このため、抽気室２３内をこの抽気室２３の径方向外側面２４に沿って周方向Ｄｃの他方側に向かって流れてきた圧縮空気Ａは、この抽気ノズル３０の抽気室２３側開口に至っても、第一面３１中の方向変換緩和部３３に沿って流れ、抽気室２３の径方向外側面２４及び抽気ノズル３０の第一面３１からほとんど剥離することなく、抽気ノズル３０内に流入する。しかも、本実施形態では、第一面３１中の方向変換緩和部３３が、流路側に向かって凸形状の、言い換えると、径方向内側向きの成分と第二面３２に近づく向きの成分とを有する向きに向かって凸形状の滑らかな曲面であるため、抽気室２３の径方向外側面２４に沿って流れてきた圧縮空気Ａの剥離が実質的にないと言える。

よって、本実施形態の抽気構造では、圧縮空気Ａの圧力損失を比較例よりも遥かに小さくすることができる。このため、本実施形態の抽気構造では、抽気する圧縮空気Ａの流量として目的の流量を確実に得ることができる。

また、本実施形態では、ガスタービンの起動時、つまり圧縮機１０の起動時、圧縮機１０の起動をスムーズに行うために、圧縮機１０から抽気する圧縮空気Ａの流量を多くする。この際、本実施形態では、前述したように、抽気する圧縮空気Ａの流量として目的の流量を確実に得ることができるので、スムーズに圧縮機１０を起動することができる。

「第一実施形態の第一変形例」
次に、第一実施形態の第一変形例について、図６を用いて説明する。なお、本変形例、さらに、以下で説明する各変形例及び実施形態の圧縮機は、いずれも、第一実施形態の圧縮機１０に対して抽気ノズルの形状のみが異なっており、その他の構成は第一実施形態の圧縮機と同一である。よって、以下では、主として抽気ノズルについて説明する。

本変形例の抽気ノズル３０ａの内周面で、周方向Ｄｃの一方側の第一面３１ａにも、第一実施形態と同様、図６（ａ）に示すように、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に第二面３２ａに近づく向きに延びている面である方向変換緩和部３３ａが形成されている。

但し、本変形例における方向変換緩和部３３ａは、図６（ｂ）及び同図（ｃ）に示すように、径方向外側における軸方向Ｄａの幅Ｗｏよりも径方向内側における軸方向Ｄａの幅Ｗｉの方が広い。このため、本変形例の抽気ノズル３０ａの流路面積は、最も径方向内側である抽気室２３側の開口部が最も大きく、径方向外側に向かうに連れて次第に小さくなる。なお、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ‐Ｂ線断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＣ‐Ｃ線断面図である。

以上、本変形例の抽気ノズル３０ａは、第一実施形態の抽気ノズル３０に比べて、抽気室２３側の開口部の面積が大きいため、抽気室２３から抽気ノズル３０ａへ圧縮空気Ａが流れ込む過程での圧縮空気Ａの流速を低下させることができる。このため、本変形例では、第一実施形態よりも、圧縮空気Ａの圧力損失を小さくすることができる。

「第一実施形態の第二変形例」
次に、第一実施形態の第二変形例について、図７を用いて説明する。

本変形例の抽気ノズル３０ｂの内周面で、周方向Ｄｃの一方側の第一面３１ｂには、第一実施形態と同様、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に第二面３２ｂに近づく向きに延びている面である方向変換緩和部３３ｂが形成されている。さらに、本変形例では、抽気ノズル３０ｂの内周面で、周方向Ｄｃの他方側の第二面３２ｂにも、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に第一面３１ｂに近づく向きに延びている面である方向変換緩和部３５ｂが形成されている。

第一面３１ｂの方向変換緩和部３３ｂ及び第二面３２ｂの方向変換緩和部３５ｂは、いずれも、径方向内側向きの成分と、第一面３１ｂと第二面３２ｂとのうち相手側の面に近づく向きの成分とを有する向きに向かって凸形状の滑らか曲面である。但し、第一面３１ｂの方向変換緩和部３３ｂの曲率半径Ｒ１は、第二面３２ｂの方向変換緩和部３５ｂの曲率半径Ｒ２よりも大きい。言い換えると、第一面３１ｂの方向変換緩和部３３ｂで径方向外側に向かうに連れて第二面３２ｂに近づく量は、第二面３２ｂの方向変換緩和部３５ｂで径方向外側に向かうに連れて第一面３１ｂに近づく量よりも大きい。

本変形例でも、環状の連通路２２及び抽気室２３内では、圧縮空気Ａが回転軸線Ａｒを中心として基本的に周方向Ｄｃの他方側に向かって、つまり圧縮機ロータ１１が回転する側に向かって流れる。このため、本変形例でも、基本的に、抽気室２３内を周方向Ｄｃの他方側に向かって流れてきた圧縮空気Ａが抽気ノズル３０ｂ内に流入する。しかしながら、抽気する圧縮空気Ａの流量を多くすると、抽気室２３内の抽気ノズル３０ｂ近傍であって、この抽気ノズル３０ｂを基準にして周方向Ｄｃの他方側には、周方向Ｄｃの一方側に向かう流れが部分的に生じ、この流れの圧縮空気Ａも抽気ノズル３０ｂ内に流入する場合がある。

そこで、本変形例では、抽気室２３内の一部で周方向Ｄｃの一方側に向かって流れる圧縮空気Ａが抽気ノズル３０ｂ内に流入する過程で、剥離による圧縮空気Ａの圧力損失を小さくするため、抽気ノズル３０ｂの内周面中の第二面３２ｂにも、方向変換緩和部３５ｂを形成している。但し、本変形例では、周方向Ｄｃの他方側に向かって流れる圧縮空気Ａが抽気ノズル３０ｂ内に流入する流量に対して、周方向Ｄｃの一方側に向かって流れる圧縮空気Ａが抽気ノズル３０ｂ内に流入する流量が少ないため、第二面３２ｂの方向変換緩和部３５ｂの曲率半径Ｒ２が第一面３１ｂの方向変換緩和部３３ｂの曲率半径Ｒ１よりも小さい。

なお、本変形例における第二面３２ｂ中の方向変換緩和部３５ｂも、第一実施形態の第一変形例における第一面３１ａ中の方向変換緩和部３３ａと同様、径方向外側における軸方向Ｄａの幅よりも径方向内側における軸方向Ｄａの幅の方を広くしてもよい。

「第二実施形態」
次に、第二実施形態について、図８を用いて説明する。

本実施形態の抽気ノズル３０ｃは、ノズル軸線Ａｎを中心として円筒状で、このノズル軸線Ａｎが径方向外側に向かうに連れて次第に周方向Ｄｃの他方側に向かって傾斜している。このため、抽気ノズル３０ｃの内周面も、ノズル軸線Ａｎを中心として円筒状であり、この内周面で周方向Ｄｃの一方側の第一面３１ｃは、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に第二面３２ｃに近づく向きに延びている面であり、方向変換緩和部を成している。

よって、本実施形態でも、第一実施形態と同様、抽気室２３内をこの抽気室２３の径方向外側面２４に沿って周方向Ｄｃの他方側に向かって流れてきた圧縮空気Ａは、この抽気ノズル３０ｃの抽気室２３側開口に至っても、方向変換緩和部を成す第一面３１ｃに沿って流れ、抽気室２３の径方向外側面２４及び抽気ノズル３０ｃの第一面３１ｃからほとんど剥離することなく、抽気ノズル３０ｃ内に流入する。このため、本実施形態の抽気構造でも、圧縮空気Ａの圧力損失を小さくすることができる。

また、本実施形態では、通常のパイプを抽気ノズル３０ｃとして利用できるので製作コストを抑えることができる。

以上のように、方向変換緩和部は、抽気室２３の径方向外側面２４から径方向外側に向かうに連れて次第に周方向Ｄｃで抽気ノズルの対向面（他方の面又は第二面）に近づく向きに延びていれば、回転軸線Ａｒに対して垂直な仮想面による断面形状が第一実施形態及びその変形例のように曲線でも、本実施形態のように直線であってもよい。

「第二実施形態の変形例」
次に、第二実施形態の変形例について、図９を用いて説明する。

本変形例の抽気ノズル３０ｄは、第二実施形態の抽気ノズル３０ｃにおける内周面であって、抽気室２３の径方向外側面２４に隣接する部分を曲面３６ｄに形成したものである。この曲面３６ｄは、径方向内側向きの成分と、抽気ノズル３０ｄの内周面中で対向する部分側に近づく向きの成分とを有する向きに向かって凸形状の滑らか曲面である。よって、この抽気ノズル３０ｄの内周面で周方向Ｄｃの一方側の第一面３１ｄにおける抽気室２３の径方向外側面２４に隣接する部分、及び、周方向Ｄｃの他方側の第二面３２ｄにおける抽気室２３の径方向外側面２４に隣接する部分は、いずれも曲面３６ｄである。

したがって、本変形例では、第二実施形態よりも、抽気室２３の径方向外側面２４に沿って流れてきた圧縮空気Ａが抽気ノズル３０ｄ内に流入する過程での剥離を抑えることができる。

「その他の変形例」
以上では、抽気ノズルの径方向外側部分の断面形状がいずれも環状であるが、この断面形状は長方形（正方形を含む）や平行四辺形、他の多角形等であってもよい。

また、以上では、圧縮機ロータ１１の回転方向と、抽気室２３及び連通路２２内での圧縮空気Ａの旋回方向とが一致しているが、静翼２６の向きによっては、圧縮機ロータ１１の回転方向に対して抽気室２３及び連通路２２内での圧縮空気Ａの旋回方向が逆向きになる場合も考えられる。この場合、抽気ノズルの内周面で、抽気室２３内の圧縮空気Ａの旋回の方向と逆側の面を第一面とし、少なくともこの第一面に方向変換緩和部を形成することが好ましい。

また、以上の各実施形態及び各変形例は、いずれも、ガスタービン用の圧縮機１０に本発明を適用した例であるが、ガスタービン用ではない圧縮機に本発明を適用してもよい。また、以上の各実施形態及び変形例は、いずれも、軸流圧縮機であるが、回転式であれば、如何なるタイプの圧縮機でもよく、例えば遠心圧縮機に本発明を適用してもよく、さらに、ケーシングとロータとを備えている回転機械であれば、圧縮機以外の回転機械に本発明を適用してもよい。

２：燃焼器、３：タービン、８：抽気配管、９：流量調節弁９、１０：圧縮機、１１：圧縮機ロータ、１４：ロータ本体、１５：動翼段、１６：動翼、２０：圧縮機ケーシング、２１：主流路、２２：連通路、２３：抽気室、２４：（抽気室の）径方向外側面、２５：静翼段、２６：静翼、３０,３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ：抽気ノズル、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ：第一面、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ：第二面、３３，３３ａ，３３ｂ，３５ｂ：方向変換緩和部

Claims (10)

1. 軸線を中心として回転するロータと、
   前記ロータを囲み、該ロータと共に流体の主流路を画成するケーシングと、
   を備え、
   前記ケーシングには、前記軸線を中心として環状の空間を成し、前記主流路と連通する抽気室と、該抽気室から前記軸線を基準にして径方向外側に向かって延びて、該抽気室内の前記流体を外部に導く抽気ノズルと、が形成され、
   前記抽気ノズルの内周面で前記軸線を中心とする周方向の一方側の第一面と該周方向の他方側の第二面とのうち、前記第一面が前記抽気室の径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で前記第二面に近づく向きに延びる方向変換緩和部である第一方向変換緩和部を有し、
   前記第二面が前記抽気室の前記径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で前記第一面に近づく向きに延びる方向変換緩和部である第二方向変換緩和部を有し、
   環状の前記抽気室内では、前記ロータの回転により、前記周方向の他方側に向かって前記流体が前記軸線を中心として旋回し、又は、前記ロータは、前記軸線を中心として前記周方向の他方側に向かって回転し、
   前記第一面の前記第一方向変換緩和部で前記径方向外側に向かうに連れて前記第二面に近づく量は、該第二面の前記第二方向変換緩和部で該径方向外側に向かうに連れて該第一面に近づく量よりも大きい、
   ことを特徴とする回転機械。
2. 軸線を中心として回転するロータと、
   前記ロータを囲み、該ロータと共に流体の主流路を画成するケーシングと、
   を備え、
   前記ケーシングには、前記軸線を中心として環状の空間を成し、前記主流路と連通する抽気室と、該抽気室から前記軸線を基準にして径方向外側に向かって延びて、該抽気室内の前記流体を外部に導く抽気ノズルと、が形成され、
   前記抽気ノズルの内周面で前記軸線を中心とする周方向の一方側の第一面と該周方向の他方側の第二面とのうち、少なくも一方の面が前記抽気室の径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で他方の面に近づく向きに延びる方向変換緩和部を有し、
   前記方向変換緩和部は、前記軸線が延びる軸方向の幅が前記ロータを基準にした前記径方向外側よりも径方向内側の方が広い、
   ことを特徴とする回転機械。
3. 請求項２に記載の回転機械において、
   環状の前記抽気室内では、前記ロータの回転により、前記周方向の他方側に向かって前記流体が前記軸線を中心として旋回し、
   前記一方の面は、前記抽気ノズルの内周面で前記周方向の前記一方側の前記第一面である、
   ことを特徴とする回転機械。
4. 請求項２に記載の回転機械において、
   前記ロータは、前記軸線を中心として前記周方向の他方側に向かって回転し、
   前記一方の面は、前記抽気ノズルの内周面で前記周方向の前記一方側の前記第一面である、
   ことを特徴とする回転機械。
5. 請求項３又は４に記載の回転機械において、
   前記抽気ノズルの内周面で前記周方向の前記他方側の前記第二面は、前記抽気室の前記径方向外側面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向で前記第一面に近づく向きに延びている方向変換緩和部を有する、
   ことを特徴とする回転機械。
6. 請求項５に記載の回転機械において、
   前記第一面の前記方向変換緩和部で前記径方向外側に向かうに連れて前記第二面に近づく量は、該第二面の前記方向変換緩和部で該径方向外側に向かうに連れて該第一面に近づく量よりも大きい、
   ことを特徴とする回転機械。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機械において、
   前記方向変換緩和部は、前記流体の流路側に向かって凸形状の滑らか曲面である、
   ことを特徴とする回転機械。
8. 請求項１に記載の回転機械において、
   前記抽気ノズルは、該抽気ノズルの軸線が、前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記周方向の前記他方側に向かって傾斜している、
   ことを特徴とする回転機械。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機械において、
   前記ロータが回転することで前記流体としての気体を圧縮する圧縮機を成す、
   ことを特徴とする回転機械。
10. 前記ロータが回転することで前記流体としての空気を圧縮する圧縮機を成す請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機械と、
    前記回転機械で圧縮された圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
    前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンと、
    を備えていることを特徴とするガスタービン。

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