JP6475802B2 - 排気ディフューザー - Google Patents
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Description
図1は、従来技術に係るガスタービンを示す構成図である。
図1に示すように、空気導入口を介して吸入された空気が、圧縮機で圧縮されることにより、高温、高圧の圧縮空気となり、この圧縮空気に対して燃焼器で燃料を供給して燃焼させることにより、高温・高圧の燃焼ガス(作動流体)を生成させ、この燃焼ガスによってタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。
水平排気構成を利用することが空気力学的に有益であることは従来から知られているが、そのような軸流排気(axial exhaust)は、全体的なフットプリント(footprint)に対する影響により実現不可能であるおそれがある。
具体的には、半径流ディフューザーが、燃焼ガス流れを半径方向に案内するように利用できる。
図2に示すように、半径流ディフューザー100は、一般に内部ディフューザーガイド150上に装着され且つ外部ディフューザーガイド130によって囲まれた多数のストラット(strut)140を含む。
半径流ディフューザー100は、タービンの最終ステージを抜け出す燃焼ガス流れの運動エネルギーを、増加した静圧(static pressure)形態のポテンシャルエネルギーに転換する。全体静圧回数の増加は、ガスタービンエンジンの全体的な性能及び効率を増加させる傾向がある。
従って、上述した従来技術による問題点を解決することができる排気ディフューザーに関する技術が求められている。
また、前記支持ストラットは、断面が流線型又はエアフォイル型であり得る。
また、前記ガイド突起部は、断面がベーンの外周面と連続する流線型をなすことができる。
図3及び図4に示すように、本実施形態に係る排気ディフューザー100は、中空円筒状の内部ディフューザーガイド101及び外部ディフューザーガイド102を備える排気ディフューザー100であって、特定の構造の支持ストラット110及び回転可能な構造のベーン120を含む構成である。
図3及び図4に示すように、本発明の一実施形態に係る支持ストラット110は、内部ディフューザーガイド101と外部ディフューザーガイド102との間に装着され、内部ディフューザーガイド101と外部ディフューザーガイド102とを所定の距離だけ離隔させる構造である。
図3には特定の個数の支持ストラット110が装着されているが、排気ディフューザー100の内部に流動する排気ガスの圧力降下数値を考慮して、図示とは異なる適切な個数に変更することができる。
また、ベーン120は、排気ディフューザー100の内部に流動する排気ガスの圧力降下数値を考慮して、適切な個数及び位置に変更されることも好ましい。
また、各ベーン120は、隣接するベーン120に連続する形で装着され、連続した複数のベーン120が、側面視で環状型の構造をなすことができる。
図4、5に示すように、本実施形態に係るベーン120は、支持ストラット110にヒンジ構造121によって装着される。このとき、支持ストラット110の内部には、ベーン120のヒンジ構造121とリンク構造112によって連動される駆動部111が装着される。
図3、6、7に示すように、本実施形態に係るベーン120の外周面には、排気ガスの流動方向と平行な方向に延長されてガイド突起部122が突設される。
ガイド突起部122は、ベーン120の表面を流れる排気ガスの流動方向と平行に配置されているので、排気ガスは、ガイド突起部122の左右に分岐して流れる。このように、排気ガスの流動がガイド突起部122によって分断されると、周辺の排気ガスの粘性による影響によって促進される流動剥離の発生を除去することが可能となる。よって、ガイド突起部122は、排気ガスの入口速度場のプロファイルを制御する効果がある。
また、本発明の排気ディフューザーは、ベーンの外周面にガイド突起部を突設することにより、排気ディフューザーに引き込まれる排気ガスの入口速度場のプロファイルを容易に制御することができる。
即ち、本発明は、上述した特定の実施形態及び説明に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の技術的思想を逸脱することなく、本発明の属する技術分野にける通常の知識を有する者であれば誰でも様々な変形実施が可能であり、それらの変形実施も本発明の権利範囲内に属する。
101 内部ディフューザーガイド
102 外部ディフューザーガイド
110 支持ストラット
111 駆動部
112 リンク構造
120 ベーン
121 ヒンジ構造
122 ガイド突起部
Claims (6)
- 中空円筒状構造の内部ディフューザーガイド及び外部ディフューザーガイドを備え、ガスタービンの出口に装着されて排気ガスを外部へ噴射する排気ディフューザーであって、
前記内部ディフューザーガイドと前記外部ディフューザーガイドとの間に装着され、前記内部ディフューザーガイドと前記外部ディフューザーガイドとを所定の距離だけ離隔させる支持ストラットと、
前記内部ディフューザーガイドの外周面を囲繞する構造で前記支持ストラットに回転可能に装着されるベーン(Vane)と、を含み、
前記ベーンは、前記内部ディフューザーガイドを囲繞する環状の構造をなし、
前記支持ストラットは、前記内部ディフューザーガイドの外周面に沿って一定の角度で離隔して、3つ以上装着され、
前記ベーンは、隣接する前記支持ストラットを連結する形で装着され、
前記ベーンは、前記内部ディフューザーガイドの外周面に対応する構造であり、
前記ベーンは、隣接するベーンに連続する形で装着され、連続された複数のベーンが環状の構造をなし、
前記ベーンは、前記支持ストラットにヒンジ構造によって装着され、前記支持ストラットの内部には、前記ベーンのヒンジ構造とリンク構造によって連動される駆動部が装着されることを特徴とする排気ディフューザー。
- 前記ベーンは、前記支持ストラットに2つ以上が所定の距離だけ離隔されて装着されることを特徴とする請求項1に記載の排気ディフューザー。
- 前記ベーンは、側断面視で流線型又はエアフォイル型であることを特徴とする請求項1に記載の排気ディフューザー。
- 前記支持ストラットは、側断面視で流線型又はエアフォイル型であることを特徴とする請求項1に記載の排気ディフューザー。
- 前記ベーンの外周面には、少なくとも一つのガイド突起部が、排気ガスの流動方向と平行な方向に延長されて突設されていることを特徴とする請求項1に記載の排気ディフューザー。
- 前記ガイド突起部は、側断面視で前記ベーンの外周面と連続する流線型であることを特徴とする請求項5に記載の排気ディフューザー。
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