JPH11315800A - Air compressor - Google Patents

Air compressor

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JPH11315800A
JPH11315800A JP12126598A JP12126598A JPH11315800A JP H11315800 A JPH11315800 A JP H11315800A JP 12126598 A JP12126598 A JP 12126598A JP 12126598 A JP12126598 A JP 12126598A JP H11315800 A JPH11315800 A JP H11315800A
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JP
Japan
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air
air compressor
blade
hollow portion
stationary blade
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Application number
JP12126598A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiki Niizeki
良樹 新関
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain strength of the components for stable operation by providing a stage of combined stationary and moving blades and, a cooling medium supplying means for supplying the cooling medium via the stationary blade on a cavity formed in the rotor disk. SOLUTION: A stationary blade 14 is fixed to a casing 13, inside which a hollow portion 21 is configured, one end of the hollow portion is supported by a circular inner ring 23 on which a labyrinth seal 22 is implanted, and this inner ring 23 is opposed to a cavity 24 which is formed in a rotor disk 17. The intake atmosphere is cooled by a heat exchanger 11, supplied to the hollow portion 21 for cooling. Then the air, after cooling the stationary blade 14, is supplied to the cavity 24 of the rotor disk 17 via a labyrinth seal 22 of the inner ring 23. The air, after cooling the rotor disk 17, passes the gap of the labyrinth 22 again to meet the air compressor driving air. The strength of components is thereby maintained for stable operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧縮機に係
り、特に空気圧縮機に収容する静翼、ロータディスク
(回転軸)等の構成部品を効果的に冷却する空気圧縮機
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air compressor, and more particularly to an air compressor for effectively cooling components such as a stationary blade and a rotor disk (rotary shaft) housed in the air compressor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、発電用に適用するガスタービンプ
ラントは、図13に示すように、空気圧縮機1、ガスタ
ービン燃焼器2、ガスタービン3、発電機4を備え、空
気圧縮機1で酸い込んだ大気を圧縮して高圧空気にし、
その高圧空気に燃料を加えてガスタービン燃焼器2で燃
焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン3に供給
して膨張仕事をさせて回転トルクを発生させ、その回転
トルクで発電機4を駆動し電力を発生させるようになっ
ている。この場合、ガスタービンプラントは、ガスター
ビン燃焼器2に投入する燃料の持つエネルギで、ガスタ
ービン3に回転トルクを発生させているが、その回転ト
ルクのうち、発電機4の駆動に振り分けられ、電力を発
生させる燃料のエネルギが約35%にすぎず、燃料の持
つ大部分のエネルギを大気に放出させている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas turbine plant applied for power generation includes an air compressor 1, a gas turbine combustor 2, a gas turbine 3, and a generator 4, as shown in FIG. The acidified air is compressed into high-pressure air,
Fuel is added to the high-pressure air to generate combustion gas in the gas turbine combustor 2, and the combustion gas is supplied to the gas turbine 3 to perform expansion work to generate rotation torque. It is driven to generate electric power. In this case, the gas turbine plant generates a rotational torque in the gas turbine 3 with the energy of the fuel supplied to the gas turbine combustor 2, and the rotational torque is distributed to the drive of the generator 4. The energy of the fuel that generates the power is only about 35%, and most of the energy of the fuel is released to the atmosphere.

【0003】このようなプラント熱効率の低いガスター
ビンプラントを巧みに組み合せてプラント熱効率の向上
を図った発電プラントとして例えばコンバインドサイク
ル発電プラントが、最近、脚光を浴びている。
[0003] For example, a combined cycle power plant has recently attracted attention as a power plant that has improved the thermal efficiency of a plant by skillfully combining such gas turbine plants with low plant thermal efficiency.

【0004】このコンバインドサイクル発電プラント
は、図14に示すように、ガスタービンプラント5に蒸
気タービンプラント6および排熱回収ボイラ7を組み合
せたもので、ガスタービン3から排出される膨張仕事後
の排ガスを排熱回収ボイラ7に熱源として供給し、ここ
で蒸気タービンプラント6から供給された給水で蒸気を
発生させ、その蒸気を蒸気タービン8に供給して膨張仕
事をさせ、その際に発生する回転トルクで発電機9を駆
動し、電力を発生させるようになっている。
As shown in FIG. 14, this combined cycle power plant is a combination of a gas turbine plant 5 with a steam turbine plant 6 and an exhaust heat recovery boiler 7, and the exhaust gas after expansion work discharged from the gas turbine 3. Is supplied to a waste heat recovery boiler 7 as a heat source. Here, steam is generated by water supplied from a steam turbine plant 6, and the steam is supplied to a steam turbine 8 to perform expansion work. The generator 9 is driven by the torque to generate electric power.

【0005】このように、ガスタービンプラント5に、
蒸気タービンプラント6および排熱回収ボイラ7を組み
合せたコンバインドサイクル発電プラントでは、ガスタ
ービン3から排出される排ガスの持つエネルギを巧みに
活用しているので、プラント熱効率を約50%に向上さ
せることができる。
As described above, the gas turbine plant 5
In the combined cycle power plant in which the steam turbine plant 6 and the exhaust heat recovery boiler 7 are combined, since the energy of the exhaust gas discharged from the gas turbine 3 is skillfully utilized, the plant thermal efficiency can be improved to about 50%. it can.

【0006】最近のコンバインドサイクルは、より一層
プラント熱効率の向上を図るために、ガスタービン燃焼
器2からガスタービン3に供給する燃焼ガスの高温化と
ともに、空気圧縮機1の高圧力比化の開発が行われてい
る。
In recent combined cycle, in order to further improve the thermal efficiency of the plant, the temperature of the combustion gas supplied from the gas turbine combustor 2 to the gas turbine 3 has been increased, and the air compressor 1 has been developed to have a higher pressure ratio. Has been done.

【0007】従来、ガスタービン燃焼器2からガスター
ビン3に供給される燃焼ガス温度が1100℃級のガス
タービンプラントでは、空気圧縮機1の圧力比を10〜
15の範囲に選定することが多い。
Conventionally, in a gas turbine plant in which the temperature of the combustion gas supplied from the gas turbine combustor 2 to the gas turbine 3 is 1100 ° C., the pressure ratio of the air compressor 1 is set to 10 to 10.
It is often selected in the range of 15.

【0008】しかし、最近、ガスタービン燃焼器2から
ガスタービン3に供給される燃焼ガス温度が1300℃
級にグレードアップしたガスタービンプラントでは、空
気圧縮機1の圧力比が15以上になるものが採用されて
いる。さらに、次世代用として開発を行っている150
0℃級のガスタービンプラントでは、空気圧縮機1の圧
力比を20〜30にする開発が行われている。
However, recently, the temperature of the combustion gas supplied from the gas turbine combustor 2 to the gas turbine 3 is 1300 ° C.
In a gas turbine plant upgraded to a class, a gas turbine in which the pressure ratio of the air compressor 1 becomes 15 or more is adopted. In addition, 150
In a 0 ° C.-class gas turbine plant, development is being made to make the pressure ratio of the air compressor 1 20 to 30.

【0009】空気圧縮機1の圧力比が20〜30になっ
た場合、空気圧縮機1から吐出される高圧空気は、図1
5に示すように、その温度が400℃を超えるので、ガ
スタービン燃焼器2に投入する燃料流量が従来に較べて
より一層少なくなり、プラント熱効率のより一層の向上
が期待されている。
When the pressure ratio of the air compressor 1 becomes 20 to 30, the high-pressure air discharged from the air compressor 1
As shown in FIG. 5, since the temperature exceeds 400 ° C., the flow rate of fuel injected into the gas turbine combustor 2 is further reduced as compared with the conventional case, and further improvement in plant thermal efficiency is expected.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】空気圧縮機1の圧力比
が20〜30になった場合、ガスタービンプラントに
は、解決しなければならない幾つかの問題点があり、そ
の一つに材料の強度がある。
When the pressure ratio of the air compressor 1 becomes 20 to 30, the gas turbine plant has several problems that must be solved. There is strength.

【0011】従来、空気圧縮機1の静翼やロータディス
ク等に適用される材料は、比較的コストが安く、加工性
に優れた、例えば12クロム合金鋼が使用されていた。
Conventionally, as a material applied to the stationary blades, the rotor disk, and the like of the air compressor 1, for example, 12 chromium alloy steel which is relatively inexpensive and has excellent workability has been used.

【0012】しかし、空気圧縮機1の圧力比が20〜3
0になった場合、静翼やロータディスク等に適用する1
2クロム合金鋼は、図16の破線で示すように、高圧空
気の温度が高すぎてクリープ強度を急速に低下させ長期
的安定運転が難しくなる可能性がある。
However, the pressure ratio of the air compressor 1 is 20 to 3
When it becomes 0, it is applied to stationary blades, rotor disks, etc. 1
As shown by the broken line in FIG. 16, the temperature of the high-pressure air in the 2-chromium alloy steel is too high, so that the creep strength may be rapidly reduced and long-term stable operation may be difficult.

【0013】静翼やロータディスク等のクリープ強度を
高く維持させ、空気圧縮機1の長期的安定運転を確保さ
せるには、新たな材料が開発されていない現在、その代
替として冷却技術が必要とされる。
In order to maintain a high creep strength of the stationary blades and the rotor disk, and to ensure a long-term stable operation of the air compressor 1, at present, no new material has been developed, and a cooling technique is required as an alternative. Is done.

【0014】本発明は、このような背景技術に基づいて
なされたもので、空気圧縮機の構成部品のクリープ強度
を高く維持させ、空気圧縮機の長期的安定運転を図った
空気圧縮機を提供することを目的とする。
The present invention has been made based on such background art, and provides an air compressor in which the creep strength of the components of the air compressor is maintained at a high level and a long-term stable operation of the air compressor is achieved. The purpose is to do.

【0015】また、本発明の他の目的は、空気圧縮機の
構成部品を冷却させる冷却媒体を効果的に活用する空気
圧縮機を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an air compressor which effectively utilizes a cooling medium for cooling the components of the air compressor.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る空気圧縮機
は、上記目的を達成するために、請求項1に記載したよ
うに、ケーシングに収容するロータディスクの軸方向に
沿って静翼と動翼を組み合せた段落を備え、上記ロータ
ディスクに形成したキャビティに、上記静翼を介して冷
却媒体を供給する冷却媒体供給手段を設けたものであ
る。
In order to achieve the above object, an air compressor according to the present invention is characterized in that, as described in claim 1, a vane is provided along an axial direction of a rotor disk housed in a casing. A cooling medium supply means for supplying a cooling medium through the stationary blade is provided in a cavity formed in the rotor disk, the paragraph including a stage in which a moving blade is combined.

【0017】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項2に記載したように、冷却
媒体供給手段を、空気圧縮機と別置きの冷却用空気と熱
交換器とで構成したものである。
Further, in order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention comprises a cooling medium supply means for exchanging heat with cooling air provided separately from the air compressor. It is composed of a container.

【0018】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項3に記載したように、静翼
に、翼中空部を形成するとともに、静翼の端部を支持す
る内輪に対峙するロータディスクにキャビティを形成
し、上記翼中空部からの冷却媒体を上記キャビティに供
給した後、空気圧縮機駆動空気に合流させるものであ
る。
Further, in order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention forms a hollow portion in the stationary blade and supports an end of the stationary blade. A cavity is formed in the rotor disk facing the inner ring, and the cooling medium from the hollow portion of the blade is supplied to the cavity, and then merged with the air driven by the air compressor.

【0019】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項4に記載したように、静翼
に、翼中空部を形成するとともに、この翼中空部に、吹
出口を設けたものである。
Further, in order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention forms a hollow portion in the stationary blade and blows the hollow portion into the hollow portion. An outlet is provided.

【0020】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項5に記載したように、吹出
口を、静翼の翼高に対し、15%以内の位置に形成した
ものである。
In order to achieve the above object, in the air compressor according to the present invention, the air outlet is formed at a position within 15% of the blade height of the stationary blade. It was done.

【0021】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項6に記載したように、吹出
口を、静翼の背側に沿うように形成したものである。
In order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention is such that the outlet is formed along the back side of the stationary blade.

【0022】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項7に記載したように、吹出
口を、ロータディスクに対峙する静翼の端部に形成した
ものである。
In order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention is such that the outlet is formed at the end of the stationary blade facing the rotor disk. is there.

【0023】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項8に記載したように、静翼
に、翼中空部を形成するとともに、この翼中空部を上記
静翼を支持する内輪まで延ばし、上記翼中空部からの冷
却媒体を上記内輪に供給した後、空気圧縮機駆動空気に
合流させるものである。
Further, in order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention, as described in claim 8, has a blade hollow portion formed in a stationary blade, and this blade hollow portion is formed in the stationary blade. After extending to the inner ring supporting the wing, the cooling medium from the hollow portion of the wing is supplied to the inner ring, and then combined with the air driven by the air compressor.

【0024】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項9に記載したように、静翼
に翼中空部を形成するとともに、上記静翼の端部を支持
する内輪に内輪中空部を形成し、この内輪中空部に連通
し、上記翼中空部からの冷却媒体をロータディスクに噴
流衝突させる吹出口を上記内輪に形成したものである。
Further, in order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention forms a hollow portion in the stationary blade and supports an end of the stationary blade. An inner ring hollow portion is formed in the inner ring, and an outlet that communicates with the inner ring hollow portion and causes the cooling medium from the wing hollow portion to jet and collide with the rotor disk is formed in the inner ring.

【0025】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項10に記載したように、静
翼に翼中空部を形成するとともに、上記静翼の端部を支
持する内輪に内輪中空部を形成し、この内輪中空部に連
通し、上記翼中空部からの冷却媒体を動翼のルート部側
に沿って吹き出させる吹出口を上記内輪に形成したもの
である。
Further, in order to achieve the above object, an air compressor according to the present invention has a vane hollow portion formed in a vane and supports an end of the vane. An inner ring hollow portion is formed in the inner ring to be formed, and an outlet that communicates with the inner ring hollow portion and blows out the cooling medium from the blade hollow portion along the root portion side of the moving blade is formed in the inner ring.

【0026】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項11に記載したように、空
気圧縮機の出口側からの高圧空気を、上記空気圧縮機の
中間段落に還流させる空気循環系と、この空気循環系に
介装し、上記高圧空気を被加熱媒体と熱交換させる熱交
換器とを備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention is characterized in that high-pressure air from the outlet side of the air compressor is supplied to the middle stage of the air compressor. And a heat exchanger interposed in the air circulation system and exchanging the high-pressure air with the medium to be heated.

【0027】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項12に記載したように、被
加熱媒体は燃料であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention is characterized in that the medium to be heated is fuel.

【0028】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項13に記載したように、ケ
ーシングに収容するロータディスクの軸方向に沿って静
翼と動翼を組み合せた段落と、段落のうち、後流側段落
の静翼に翼中空部を形成するとともに、上流側段落の静
翼を中実に形成する一方、上記ロータディスクを輪切り
状に形成してタイロッドで結合させ、タイロッドを境に
上記翼中空部を備えた静翼に臨む上記ロータディスクに
形成したキャビティと上記翼中空部を備えた静翼と反対
側の上記ロータディスクに形成したキャビティとを互い
に連通させる下流側通路と、上記中実の静翼に臨む上記
ロータディスクに形成したキャビティと上記タイロッド
を境に上記中実の静翼の反対側の上記ロータディスクに
形成したキャビティとを互いに連通させる上流側通路と
を備えたものである。
In order to achieve the above object, an air compressor according to the present invention combines a stationary blade and a moving blade along the axial direction of a rotor disk housed in a casing. In addition to forming a hollow portion in the stationary blade of the downstream stage, and forming a solid stationary blade in the upstream stage, the rotor disk is formed in a ring shape and joined with tie rods. The cavity formed in the rotor disk facing the stator blade having the blade hollow portion and the cavity formed in the rotor disk opposite to the stator blade having the blade hollow portion are separated from each other by the tie rod. A cavity formed in the rotor disk on the opposite side of the solid stator blade from a downstream passage, a cavity formed in the rotor disk facing the solid stator blade, and the tie rod. Those having an upstream passage communicating with each other and.

【0029】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項14に記載したように、翼
中空部を備えた静翼を、上流側の段落と下流段落とを複
数段落隔てて設置したものである。
[0029] In order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention comprises, as described in claim 14, a vane having a wing hollow portion comprising an upstream stage and a downstream stage. It is installed with a plurality of paragraphs.

【0030】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項15に記載したように、空
気圧縮機に、ガスタービンプラント、蒸気タービンプラ
ントおよび排熱回収ボイラを備えたコンバインドサイク
ル発電プラントの、その排熱回収ボイラを組み合せ、上
記排熱回収ボイラからの蒸気を上記空気圧縮機に供給す
る冷却蒸気供給系と、上記空気圧縮機に収容する構成部
品を冷却させた蒸気を、上記排熱回収ボイラに回収させ
る蒸気回収系とを備えたものである。
In order to achieve the above object, an air compressor according to the present invention is provided with a gas turbine plant, a steam turbine plant and an exhaust heat recovery boiler in the air compressor. Combined with the exhaust heat recovery boiler of the combined cycle power plant, the cooling steam supply system for supplying steam from the exhaust heat recovery boiler to the air compressor, and the components accommodated in the air compressor were cooled. A steam recovery system for recovering steam to the exhaust heat recovery boiler.

【0031】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項16に記載したように、空
気圧縮機の出口側からの高圧空気を、上記空気圧縮機の
中間段落に還流させる空気循環系と、この空気循環系に
介装し、上記高圧空気の流量を制御する空気流量調整弁
と、上記高圧空気を冷却する熱交換器と、この熱交換器
に供給する冷却媒体の流量を制御する冷却媒体流量調整
弁と、上記空気流量調整弁および冷却媒体流量調整弁に
弁開閉信号を与える制御演算部とを備えたものである。
In order to achieve the above object, the air compressor according to the present invention is characterized in that high-pressure air from the outlet side of the air compressor is supplied to the middle stage of the air compressor. An air flow control valve for controlling the flow rate of the high-pressure air, a heat exchanger for cooling the high-pressure air, and cooling supplied to the heat exchanger. A cooling medium flow control valve for controlling the flow rate of the medium, and a control operation unit for providing a valve opening / closing signal to the air flow control valve and the cooling medium flow control valve are provided.

【0032】また、本発明に係る空気圧縮機は、上記目
的を達成するために、請求項17に記載したように、制
御演算部は、空気圧縮機の吸込大気圧力信号と上記空気
圧縮機で圧縮された高圧空気の圧力信号とに基づいて上
記空気圧縮機の圧力比を算出し、算出した圧力比と上記
高圧空気の温度信号とに基づいて弁開閉信号を演算し、
この演算信号を空気流量調整弁および冷却媒体流量調整
弁に与えて高圧空気および冷却媒体のそれぞれの流量を
制御するものである。
In order to achieve the above object, in the air compressor according to the present invention, as set forth in claim 17, the control operation unit includes a control unit for controlling the suction air pressure signal of the air compressor and the air compressor. A pressure ratio of the air compressor is calculated based on a pressure signal of the compressed high-pressure air, and a valve opening / closing signal is calculated based on the calculated pressure ratio and a temperature signal of the high-pressure air,
The arithmetic signal is supplied to the air flow control valve and the cooling medium flow control valve to control the flow rates of the high-pressure air and the cooling medium.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空気圧縮機の
実施形態を図面および図中に付した符号を引用して説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an air compressor according to the present invention will be described below with reference to the drawings and the reference numerals in the drawings.

【0034】図1は、本発明に係る空気圧縮機の第1実
施形態を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the air compressor according to the present invention.

【0035】本実施形態に係る空気圧縮機は、吸い込ん
だ大気を圧縮して高圧空気にする冷却用空気圧縮機10
と、高圧空気を一旦冷却させる熱交換器11と、熱交換
器11で冷却させた高圧空気を空気圧縮機12のケーシ
ング13に収容する静翼14に供給する冷却空気系15
とを備えた構成になっている。
The air compressor according to the present embodiment is a cooling air compressor 10 that compresses the sucked air into high-pressure air.
A heat exchanger 11 for once cooling the high-pressure air, and a cooling air system 15 for supplying the high-pressure air cooled by the heat exchanger 11 to the stationary blades 14 housed in the casing 13 of the air compressor 12.
It is configured to have:

【0036】冷却用空気圧縮機10は、空気圧縮機12
と別置きに設置して、例えばモータ等の駆動機16を備
えている。
The cooling air compressor 10 includes an air compressor 12
And a drive unit 16 such as a motor.

【0037】一方、空気圧縮機12は、ケーシング13
内に輪切り状のロータディスク(回転軸)17を収容
し、ロータディスク17とケーシング13の間に形成し
た環状の通路18に、ロータディスク17に植設した動
翼19とケーシング13に固設した静翼14とを組み合
せて段落20を構成し、段落20を空気圧縮機駆動空気
ARの流れに沿って多数段に配置する構成になってい
る。
On the other hand, the air compressor 12 includes a casing 13
A rotor disk (rotating shaft) 17 in a ring shape is accommodated therein, and fixed to the rotor blade 17 and the casing 13 implanted in the rotor disk 17 in an annular passage 18 formed between the rotor disk 17 and the casing 13. The stage 20 is configured by combining with the stationary blades 14, and the stage 20 is arranged in multiple stages along the flow of the air compressor drive air AR.

【0038】また、ケーシング13に固設した静翼14
は、その内部に翼中空部21を形成するとともに、その
一端部をラビリンス22を植設した環状の内輪23で支
持し、内輪23をロータディスク17に形成するキャビ
ティ24に対峙させる構成になっている。
The stationary blade 14 fixed to the casing 13
Is formed such that a hollow hollow portion 21 is formed therein, one end of which is supported by an annular inner ring 23 in which a labyrinth 22 is implanted, and the inner ring 23 faces a cavity 24 formed in the rotor disk 17. I have.

【0039】なお、静翼14は、翼中空部21を形成す
るにあたり、機械加工により形成するか、または予め翼
中空部21を形成した腹側と、予め翼中空部21を形成
した背側とを接合させるかのいずれかが選択される。ま
た、静翼14は、そのプロファイルを三次元翼素の設計
法を用いる場合、精密鋳造により翼中空部21を形成し
ても良い。さらに、複数の段落20に対し、中実の静翼
14と翼中空部21の静翼14とを混在させて配置する
場合、空気圧縮機駆動空気ARの周方向流れを均一化さ
せるため、翼中空部21の静翼14の外形形状は、中実
の静翼14のそれと同一にすることが望ましい。さら
に、多くの冷却空気を必要とする場合や加工コストの問
題から翼中空部21の静翼14の数を少なくさせる場
合、翼中空部21の静翼14は、翼厚み比や翼コード長
を中実の静翼14のそれよりも大きくすることが望まし
い。
In forming the wing hollow portion 21, the stationary blade 14 may be formed by machining or by forming a ventral side in which the wing hollow portion 21 is formed in advance and a back side in which the wing hollow portion 21 is formed in advance. Is selected. When the profile of the stationary blade 14 uses a three-dimensional blade element design method, the blade hollow portion 21 may be formed by precision casting. Further, in the case where the solid stationary blades 14 and the stationary blades 14 of the blade hollow portion 21 are arranged in a mixed manner with respect to the plurality of paragraphs 20, in order to make the circumferential flow of the air compressor drive air AR uniform, It is desirable that the outer shape of the stationary blade 14 of the hollow portion 21 be the same as that of the solid stationary blade 14. Further, when a large amount of cooling air is required or when the number of the stationary blades 14 of the blade hollow portion 21 is reduced due to a problem of processing cost, the stationary blade 14 of the blade hollow portion 21 has a blade thickness ratio and a blade cord length. It is desirable to make it larger than that of the solid stationary blade 14.

【0040】次に、本実施形態に係る空気圧縮機の作用
を説明する。
Next, the operation of the air compressor according to this embodiment will be described.

【0041】空気圧縮機12は、空気圧縮機駆動空気A
Rを、静翼14と動翼19を組み合せた段落20を通過
させる際、圧縮して高圧化しているが、この高圧化に伴
って空気圧縮機駆動空気ARを高温化させている。
The air compressor 12 is provided with an air compressor driving air A
When R is passed through the stage 20 in which the stationary blades 14 and the moving blades 19 are combined, the pressure is increased by compression, and the air for driving the air compressor AR is increased in temperature with the increase in pressure.

【0042】空気圧縮機駆動空気ARが高温化すると、
静翼14やロータディスク17は、図14で示したよう
に、クリープ強度が急速に低下し、長期的運転運転を行
わせることが難しくなる。
When the temperature of the air compressor driving air AR becomes high,
As shown in FIG. 14, the stationary blades 14 and the rotor disk 17 have a rapid decrease in creep strength, making it difficult to perform long-term operation.

【0043】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、冷却用空気圧縮機10を駆動機16で駆動させ、
吸い込んだ大気を圧縮して空気圧縮機駆動空気ARより
も高圧化させ、さらに熱交換器11で、例えば250℃
に冷却させた後、冷却用として静翼14の翼中空部21
に供給する。
In the present embodiment, in consideration of such a point, the cooling air compressor 10 is driven by the driving device 16 and
The sucked atmosphere is compressed to have a higher pressure than the air compressor drive air AR, and further, in the heat exchanger 11, for example, 250 ° C.
After cooling, the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14 is used for cooling.
To supply.

【0044】静翼14を冷却させた空気は、内輪23、
ラビリンス22を介してロータディスク17のキャビテ
ィ24に供給され、ここでロータディスク17を冷却さ
せた後、再びラビリンス22の隙間を通って空気圧縮機
駆動空気ARに合流する。
The air that has cooled the stationary blades 14 is
The air is supplied to the cavity 24 of the rotor disk 17 through the labyrinth 22, where the rotor disk 17 is cooled, and then joins the air compressor driving air AR again through the gap of the labyrinth 22.

【0045】このように、本実施形態では、冷却用空気
圧縮機10、熱交換器11、冷却空気系15を備え、冷
却用空気圧縮機10で圧縮した高圧空気を熱交換器11
で温度を低くして冷却用として冷却空気系15を介して
静翼14の翼中空部21およびロータディスク17のキ
ャビティ24に供給し、静翼14およびロータディスク
17を冷却させたので、空気圧縮機12の圧力比を20
以上にしても静翼14およびロータディスク17の強度
を高く維持することができ、空気圧縮機12に長期的安
定運転を行わせることができる。
As described above, in the present embodiment, the cooling air compressor 10, the heat exchanger 11, and the cooling air system 15 are provided, and the high-pressure air compressed by the cooling air compressor 10 is
The cooling air was supplied to the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14 and the cavity 24 of the rotor disk 17 through the cooling air system 15 for cooling, and the stationary blade 14 and the rotor disk 17 were cooled. Pressure ratio of machine 12
Even with the above, the strengths of the stationary blade 14 and the rotor disk 17 can be maintained high, and the air compressor 12 can perform long-term stable operation.

【0046】図2は、本発明に係る空気圧縮機の第2実
施形態を示す概略断面図である。なお、第1実施形態の
構成部分と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the air compressor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0047】本実施形態は、静翼14の翼中空部21か
ら翼外に冷却空気CAを流出させる吹出口25を設けた
ものである。
In the present embodiment, an air outlet 25 is provided for allowing the cooling air CA to flow out of the blade from the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14.

【0048】この吹出口25は、図3に示すように、静
翼14の翼中空部21から背側26に向わせるととも
に、背側26の流線に沿うように形成され、その高さ位
置を静翼14の翼高に対し15%以内の位置に形成され
る。
As shown in FIG. 3, the air outlet 25 is formed so as to extend from the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14 to the back side 26 and to extend along the streamline of the back side 26. The position is formed within 15% of the blade height of the stationary blade 14.

【0049】このように本実施形態は、静翼14の翼中
空部21から背側26に向って吹出口25を設け、静翼
14の翼中空部21からの冷却空気CAを翼外の空気圧
縮機駆動空気ARに合流させるので、ロータディスク1
7の温度上昇の要因となっていた空気圧縮機駆動空気A
Rの温度を低く抑えることができ、ロータディスク17
の強度を高く維持させることができ、空気圧縮機12の
高圧力比化を実現することができる。
As described above, in this embodiment, the air outlet 25 is provided from the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14 toward the back side 26, and the cooling air CA from the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14 is supplied to the air outside the blade. Since it merges with the compressor drive air AR, the rotor disk 1
Compressor driving air A, which caused the temperature rise of 7,
R can be kept low, and the rotor disk 17
Of the air compressor 12 can be maintained at a high pressure ratio.

【0050】また、本実施形態は、吹出口25の位置
を、静翼14の翼高に対し15%以内の位置に設定し、
吹出口25から流出する冷却空気CAでロータディスク
17の表面を膜状に覆わせるので、ロータディスク17
を空気圧縮機駆動空気ARの熱から遮熱させることがで
きる。
In the present embodiment, the position of the air outlet 25 is set at a position within 15% of the blade height of the stationary blade 14,
Since the surface of the rotor disk 17 is covered with the cooling air CA flowing out of the outlet 25,
Can be shielded from the heat of the air compressor drive air AR.

【0051】また、本実施形態は、吹出口25を静翼1
4の翼中空部21から背側26に向って形成し、吹出口
25からロータディスク17のコーナ部分に向って冷却
空気CAを高速流で吹き出させるので、ロータディスク
17のコーナ部分の境界剥離を防ぎ、静翼14の翼効率
を高めることができる。
In this embodiment, the outlet 25 is connected to the stationary blade 1.
4 is formed from the hollow part 21 of the blade to the back side 26, and the cooling air CA is blown out from the outlet 25 toward the corner part of the rotor disk 17 by a high-speed flow. This can improve the blade efficiency of the stationary blade 14.

【0052】図4は、本発明に係る空気圧縮機の第3実
施形態を示す概略断面図である。なお、第1実施形態の
構成部分と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the air compressor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0053】本実施形態は、ロータディスク17と対峙
する静翼14の端部に、翼中空部21と連通させる吹出
口25を設けたものである。
In this embodiment, an air outlet 25 is provided at the end of the stationary blade 14 facing the rotor disk 17 so as to communicate with the hollow blade portion 21.

【0054】このように、本実施形態では、静翼14の
端部に、翼中空部21と連通させる吹出口25を設け、
吹出口25からの冷却空気CAをロータディスク17の
表面に沿って膜状に流すので、ロータディスク17を空
気圧縮機駆動空気ARの熱から遮熱させることができ、
ロータディスク17の強度を高く維持させることがで
き、空気圧縮機12の高圧力比化を実現することができ
る。
As described above, in the present embodiment, at the end of the stationary blade 14, the outlet 25 communicating with the blade hollow portion 21 is provided,
Since the cooling air CA from the outlet 25 flows in the form of a film along the surface of the rotor disk 17, the rotor disk 17 can be shielded from the heat of the air compressor driving air AR,
The strength of the rotor disk 17 can be maintained high, and a high pressure ratio of the air compressor 12 can be realized.

【0055】図5は、本発明に係る空気圧縮機の第4実
施形態を示す概略断面図である。なお、第1実施形態の
構成部分と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment of the air compressor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0056】本実施形態は、ロータディスク17に対峙
する静翼14の端部を支持する内輪23に、ラビリンス
22を植設し、ラビリンス22により翼中空部21から
流出する冷却空気CAを静翼14の前縁27および静翼
14の後縁28のそれぞれの側に流れるように振り分け
たものである。
In the present embodiment, a labyrinth 22 is implanted in an inner ring 23 that supports an end of the stationary blade 14 facing the rotor disk 17, and the cooling air CA flowing out of the blade hollow portion 21 by the labyrinth 22 is transferred to the stationary blade. 14 are distributed so as to flow to the respective sides of the leading edge 27 and the trailing edge 28 of the stationary blade 14.

【0057】本実施形態は、冷却空気CAが空気圧縮機
駆動空気ARの圧力より高い点に着目したもので、ラビ
リンス22により静翼14の翼中空部21から流出する
冷却空気CAを静翼14の前縁27側および後縁28側
のそれぞれに振り分けることができる。
The present embodiment focuses on the point that the cooling air CA is higher than the pressure of the air compressor driving air AR, and the cooling air CA flowing out of the blade hollow portion 21 of the stationary blade 14 by the labyrinth 22 is Can be assigned to each of the leading edge 27 side and the trailing edge 28 side.

【0058】したがって、本実施形態によれば、静翼1
4の翼中空部21から流出する冷却空気CAを、ラビリ
ンス22により静翼14の前縁27側および後縁28側
のそれぞれに振り分けて流すので、動翼19を支持する
ロータディスク17を冷却することができ、ロータディ
スク17の強度を高く維持させることができ、空気圧縮
機12の高圧力比化を実現することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the stationary blade 1
Since the cooling air CA flowing out of the blade hollow portion 21 of No. 4 is distributed to the leading edge 27 side and the trailing edge 28 side of the stationary blade 14 by the labyrinth 22 and flows, the rotor disk 17 supporting the moving blade 19 is cooled. As a result, the strength of the rotor disk 17 can be maintained high, and a high pressure ratio of the air compressor 12 can be realized.

【0059】図6は、本発明に係る空気圧縮機の第5実
施形態を示す概略断面図である。なお、第1実施形態の
構成部分と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment of the air compressor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0060】本実施形態は、静翼14の端部を支持する
環状の内輪23に、内輪中空部29を形成するととも
に、内輪中空部29に連通し、翼中空部21からの冷却
空気CAをロータディスク17およびキャビティ24に
向って噴出させる吹出口30を形成したものである。な
お、本実施形態では、図示していないが、翼中空部21
を備えた静翼14と中実の静翼とを周方向に沿って混在
させて翼列を形成するか、あるいは例えば前段落の中実
の静翼を配置し、後段落に翼中空部21を備えた静翼1
4を配置している。
In this embodiment, an inner ring hollow portion 29 is formed in an annular inner ring 23 that supports the end of the stationary blade 14, and the cooling air CA from the blade hollow portion 21 is communicated with the inner ring hollow portion 29. An outlet 30 for ejecting the rotor disk 17 and the cavity 24 is formed. In this embodiment, although not shown, the wing hollow portion 21 is not shown.
The stator vanes 14 provided with the solid vanes 14 and the solid vanes are mixed along the circumferential direction to form a cascade, or, for example, a solid vane of the preceding paragraph is arranged, and Vane 1 equipped with
4 are arranged.

【0061】このように、本実施形態では、翼中空部2
1を備えた静翼14と中実の静翼とを周方向に沿って混
在させるか、あるいは例えば前段落に中実の静翼を配置
し、後段落に翼中空部21を備えた静翼14を配置した
翼列を形成するとともに、翼中空部21を備えた静翼1
4に吹出口30を形成し、翼中空部21からの冷却空気
CAを回転しているロータディスク17に向ってほぼ均
一に噴出させ、ロータディスク17に冷却空気CAが当
たる部分と当たらない部分とを交互に発生させて周期的
な温度変化を受けることを防止させるので、ロータディ
スク17を良好に冷却することができ、ロータディスク
17の強度を高く維持させることができ、空気圧縮機1
2の高圧比化を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the wing hollow portion 2
1 or a solid stator vane along the circumferential direction, or, for example, a solid stator vane arranged in the preceding paragraph and a vane hollow part 21 provided in the rear paragraph. 14 is formed, and the stationary blade 1 having the blade hollow portion 21 is formed.
The cooling air CA from the airfoil hollow portion 21 is blown out almost uniformly toward the rotating rotor disk 17, and a portion where the cooling air CA hits the rotor disk 17 and a portion where the cooling air CA does not hit the rotor disk 17. Are alternately generated to prevent a periodic temperature change, so that the rotor disk 17 can be cooled well, the strength of the rotor disk 17 can be maintained high, and the air compressor 1
A high pressure ratio of 2 can be realized.

【0062】また、本実施形態では、内輪中空部29の
吹出口30から回転しているロータディスク17に向っ
て冷却空気CAを噴流衝突させるので、冷却空気CAの
噴流衝突の下、ロータディスク17をより一層効果的に
冷却させることができる。
In the present embodiment, the cooling air CA is jet-collimated from the outlet 30 of the inner ring hollow portion 29 toward the rotating rotor disk 17. Can be cooled even more effectively.

【0063】図7は、本発明に係る空気圧縮機の第6実
施形態を示す概略断面図でる。なお、第1実施形態の構
成部分と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment of the air compressor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0064】本実施形態は、第5実施形態と同様に、静
翼14の端部を支持する環状の内輪23に、内輪中空部
29を形成するとともに、内輪中空部29に連通し、翼
中空部21からの冷却空気CAを動翼19のルート部
(根元)に向って噴出させる吹出口31を形成したもの
である。なお、本実施形態も、翼中空部21を備えた静
翼14と、中実の静翼とを周方向に沿って混在させて翼
列を形成するか、あるいは例えば前段落の中実の静翼を
配置し、後段落に翼中空部21を備えた静翼14を配置
して翼列を形成している。
In the present embodiment, similarly to the fifth embodiment, an inner ring hollow portion 29 is formed in an annular inner ring 23 that supports the end portion of the stationary blade 14 and communicates with the inner ring hollow portion 29 to form a blade hollow. The cooling air CA from the part 21 is formed toward the root part (root) of the rotor blade 19 and has an outlet 31 formed therein. In this embodiment, the blade row is formed by mixing the stationary blades 14 having the blade hollow portions 21 and the solid stationary blades along the circumferential direction, or for example, the solid stationary blades in the preceding paragraph are formed. The blades are arranged, and the stationary blade 14 having the blade hollow portion 21 is arranged in a later stage to form a cascade.

【0065】このように、本実施形態では、静翼14の
端部を支持する内輪23に内輪中空部29と吹出口31
を形成し、吹出口31を介して静翼14の翼中空部21
からの冷却空気CAを動翼19のルート部に膜状に流す
ので、ロータディスク17を空気圧縮機駆動空気ARの
熱から遮熱させることができ、ロータディスク17の強
度を高く維持させることができ、空気圧縮機の高圧力比
化を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the inner ring hollow portion 29 and the outlet 31
Is formed, and the blade hollow portion 21 of the vane 14 is
Since the cooling air CA from the air flows into the root portion of the rotor blade 19 in a film form, the rotor disk 17 can be shielded from the heat of the air compressor driving air AR, and the strength of the rotor disk 17 can be maintained high. As a result, a high pressure ratio of the air compressor can be realized.

【0066】図8は、例示としてシンプルサイクル(オ
ープンサイクル)のガスタービンプラントに適用する本
発明に係る空気圧縮機の第7実施形態を示す概略系統図
である。
FIG. 8 is a schematic system diagram showing a seventh embodiment of the air compressor according to the present invention applied to a simple cycle (open cycle) gas turbine plant as an example.

【0067】シンプルサイクル(オープンサイクル)の
ガスタービンプラントは、空気圧縮機32、ガスタービ
ン燃焼器33、ガスタービン34、発電機35を備え、
空気圧縮機32で吸い込んだ大気を圧縮して高圧化し、
その高圧空気を燃料とともにガスタービン燃焼器33に
供給し、ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガス
タービン34に供給して膨張仕事をさせ、膨張仕事の際
に発生する回転トルクで発電機35を駆動する構成にな
っている。
A simple cycle (open cycle) gas turbine plant includes an air compressor 32, a gas turbine combustor 33, a gas turbine 34, and a generator 35.
The air sucked by the air compressor 32 is compressed to a high pressure,
The high-pressure air is supplied to the gas turbine combustor 33 together with the fuel, where combustion gas is generated. The combustion gas is supplied to the gas turbine 34 to perform expansion work, and power is generated by the rotational torque generated during the expansion work. The device 35 is driven.

【0068】本実施形態は、空気圧縮機32からガスタ
ービン燃焼器33に供給する高圧空気の一部をバイパス
させて再び空気圧縮機32の中間段落に還流させる空気
循環系37に熱交換器36を設置したものである。
In the present embodiment, the heat exchanger 36 is connected to an air circulation system 37 for bypassing part of the high-pressure air supplied from the air compressor 32 to the gas turbine combustor 33 and returning it to the intermediate stage of the air compressor 32 again. Is installed.

【0069】このように本実施形態では、空気圧縮機3
2に、熱交換器36を介装させた空気循環系37を設
け、空気圧縮機32からガスタービン燃焼器33に供給
する高圧空気の一部をバイパスさせ、熱交換器36で燃
料と熱交換させて冷却し、その高圧空気を冷却用として
再び空気圧縮機32に還流させ、空気圧縮機32に収容
する静翼等の構成部品を冷却させるので、エネルギを無
駄に消費することなく空気圧縮機32の構成部品を冷却
することができ、その構成部品の強度を高く維持させる
ことができ、空気圧縮機32の高圧力比化を実現するこ
とができる。
As described above, in the present embodiment, the air compressor 3
2 is provided with an air circulation system 37 interposed with a heat exchanger 36, bypasses a part of high-pressure air supplied from the air compressor 32 to the gas turbine combustor 33, and exchanges heat with fuel in the heat exchanger 36. And the high-pressure air is returned to the air compressor 32 again for cooling, and the components such as the stationary blades accommodated in the air compressor 32 are cooled, so that the air compressor is not wastefully consumed without energy. The components of the air compressor 32 can be cooled, the strength of the components can be maintained high, and a high pressure ratio of the air compressor 32 can be realized.

【0070】また、本実施形態では、空気圧縮機からの
高圧空気を熱交換器36で燃料と熱交換させ、燃料を加
温させてその内部エネルギを高めたので、比較的少ない
燃料でガスタービン34に膨張仕事をさせることがで
き、プラント熱効率を向上させることができる。
In this embodiment, the high-pressure air from the air compressor exchanges heat with the fuel in the heat exchanger 36 to heat the fuel and increase its internal energy. The expansion work can be performed by the heat treatment device 34, and the thermal efficiency of the plant can be improved.

【0071】図9は、本発明に係る空気圧縮機の第8実
施形態を示す概略断面図である。なお、第1実施形態の
構成部分と同一部分には同一符号を付す。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing an eighth embodiment of the air compressor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0072】本実施形態は、空気圧縮機12のケーシン
グ13に収容され、静翼14と動翼19とを組み合せて
構成する段落20を備えた輪切り状のロータディスク1
7をタイロッド38で結合させるとともに、タイロッド
38を境に、下流側に位置する翼中空部21を備えた静
翼14に臨むロータディスク17の下流側キャビティ3
9bと、翼中空部21を備えた静翼14の反対側に臨む
ロータディスク17の下流側キャビティ39bとを互い
に連通させる下流側通路40bと、ロータディスク17
の上流側で、中実の静翼41に臨むロータディスク17
の上流側キャビティ39aと中実の静翼41の反対側に
臨むロータディスク17の上流側キャビティ39aとを
互いに連通させる上流側通路40aとを設け、下流側に
位置する静翼14の翼中空部21に供給された冷却空気
CAを、ロータディスク17の表面摩擦によるポンピン
グを利用し、下流側通路40bおよび上流側通路40a
を介して前段落における動翼41を支持するロータディ
スク17を冷却させたものである。
In this embodiment, the rotor disk 1 is provided in the casing 13 of the air compressor 12 and has a section 20 having a stage 20 formed by combining a stationary blade 14 and a moving blade 19.
7 are connected by a tie rod 38, and the downstream cavity 3 of the rotor disk 17 facing the stationary blade 14 having the blade hollow portion 21 located downstream from the tie rod 38.
9b, and a downstream passage 40b for communicating the downstream cavity 39b of the rotor disk 17 facing the opposite side of the stationary blade 14 with the blade hollow portion 21 with each other;
Upstream of the rotor disk 17 facing the solid stationary vane 41
And an upstream passage 40a for communicating the upstream cavity 39a of the rotor disk 17 and the upstream cavity 39a of the rotor disk 17 facing the opposite side of the solid stationary blade 41 with each other. The cooling air CA supplied to the first and second passages 21 and 40 is supplied to the downstream passage 40b and the upstream passage 40a by using pumping due to surface friction of the rotor disk 17.
The rotor disk 17 supporting the moving blade 41 in the preceding paragraph is cooled through the above.

【0073】したがって、本実施形態によれば、ロータ
ディスク17の上流側および下流側のそれぞれに上記側
通路40aおよび下流側通路40bを形成し、下流側通
路40bから上流側通路40aに向ってポンピング作用
により冷却空気CAを流し、前後段落のロータディスク
17を冷却させたので、ロータディスク17の強度を高
く維持させることができ、空気圧縮機12の高圧力比化
を実現することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the side passages 40a and the downstream passages 40b are formed on the upstream side and the downstream side of the rotor disk 17, respectively, and the pumping is performed from the downstream side passage 40b toward the upstream side passage 40a. Since the cooling air CA is caused to flow by the action to cool the rotor disks 17 in the preceding and following paragraphs, the strength of the rotor disks 17 can be maintained high, and a high pressure ratio of the air compressor 12 can be realized.

【0074】なお、本実施形態では、前後段落のロータ
ディスク17を冷却空気CAにより冷却させているが、
例えば図10に示すように、対象となる翼中空部21を
備えた静翼14からそれよりも上流側の数段落前の翼中
空部21を備えた静翼14に冷却空気CAを流しても良
い。この場合、各ロータディスク17,17には通路4
2,42が形成される。
In this embodiment, the rotor disks 17 in the preceding and following paragraphs are cooled by the cooling air CA.
For example, as shown in FIG. 10, even when cooling air CA is flown from the vane 14 having the vane hollow portion 21 of interest to the vane 14 having the vane hollow portion 21 several paragraphs upstream from the vane 14 having the vane hollow portion 21. good. In this case, the passage 4 is provided in each of the rotor disks 17 and 17.
2, 42 are formed.

【0075】図11は、例示としてコンバインドサイク
ル発電プラントに適用する本発明に係る空気圧縮機の第
9実施形態を示す概略系統図である。
FIG. 11 is a schematic system diagram showing a ninth embodiment of the air compressor according to the present invention applied to a combined cycle power plant as an example.

【0076】コンバインドサイクル発電プラントは、空
気圧縮機32、ガスタービン燃焼器33、ガスタービン
34、および発電機35で構成したガスタービンプラン
ト43に、蒸気タービン44および発電機45で構成し
た蒸気タービンプラント46および排熱回収ボイラ47
を組み合せたもので、ガスタービン34から排出される
排ガスを熱源として排熱回収ボイラ47で蒸気を発生さ
せ、その蒸気を蒸気タービンプラント46に供給して膨
張仕事をさせ、膨張仕事の際に発生する回転トルクで発
電機45を駆動するようになっている。
A combined cycle power plant is a gas turbine plant 43 composed of an air compressor 32, a gas turbine combustor 33, a gas turbine 34, and a generator 35, and a steam turbine plant composed of a steam turbine 44 and a generator 45. 46 and waste heat recovery boiler 47
A steam is generated by an exhaust heat recovery boiler 47 using exhaust gas discharged from the gas turbine 34 as a heat source, and the steam is supplied to a steam turbine plant 46 to perform expansion work, which is generated during expansion work. The generator 45 is driven by the rotating torque that changes.

【0077】本実施形態は、空気圧縮機32の圧力比を
30にした場合、高圧空気の温度が約550℃になり、
この温度を冷却するに適する蒸気が排熱回収ボイラ47
から発生していることに着目したもので、排熱回収ボイ
ラ47から空気圧縮機32の例えば静翼等の構成部品に
冷却用として蒸気を供給する冷却蒸気供給系48と、そ
の構成部品を冷却させた後の蒸気を排熱回収ボイラ47
に回収させる蒸気回収計49とを設けたものである。
In this embodiment, when the pressure ratio of the air compressor 32 is set to 30, the temperature of the high-pressure air becomes approximately 550 ° C.
Steam suitable for cooling this temperature is supplied to the exhaust heat recovery boiler 47.
And a cooling steam supply system 48 for supplying steam for cooling from the exhaust heat recovery boiler 47 to components such as the stationary blades of the air compressor 32, and cooling the components. The exhausted steam is discharged into the waste heat recovery boiler 47.
And a steam recovery meter 49 for recovery.

【0078】このように、本実施形態では、排熱回収ボ
イラ47から発生する蒸気を冷却用として空気圧縮機3
2の構成部品に供給する冷却蒸気供給系48と、その構
成部品冷却後の蒸気を排熱回収ボイラ47に回収させる
蒸気回収系49とを設け、蒸気の持つ大きな比熱を巧み
に利用して空気圧縮機の構成部品を冷却させるので、空
気圧縮機の構成部品をより一層良好に冷却することがで
き、その強度を高く維持させることができ、空気圧縮機
32の高圧力比化を実現することができる。
As described above, in this embodiment, the steam generated from the exhaust heat recovery boiler 47 is used for cooling the air compressor 3.
2 and a steam recovery system 49 for recovering the steam after cooling the components to the exhaust heat recovery boiler 47, and utilizing the large specific heat of the steam to air Since the components of the compressor are cooled, the components of the air compressor can be cooled even better, their strength can be maintained high, and a high pressure ratio of the air compressor 32 can be realized. Can be.

【0079】図12は、例示としてシンプルサイクル
(オープンサイクル)のガスタービンプラントに適用す
る本発明に係る空気圧縮機の第10実施形態を示す概略
制御系統図である。なお、第7実施形態の構成部分と同
一部分には同一符号を付す。
FIG. 12 is a schematic control system diagram showing a tenth embodiment of the air compressor according to the present invention applied to a simple cycle (open cycle) gas turbine plant as an example. The same parts as those of the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0080】本実施形態は、空気圧縮機32らガスター
ビン燃焼器33に供給する高圧空気の一部をバイパスさ
せて再び空気圧縮機32の中間段落に還流させる空気循
環系37に高圧空気の流れに沿って順に空気流量調整弁
50と熱交換器36を設けるとともに、熱交換器36に
冷却媒体、例えば水を供給する冷却媒体供給系51に冷
却媒体流量調整弁52を設ける一方、圧力計53で検出
した大気圧力信号と圧力計54で検出した高圧空気圧力
信号とに基づいて空気圧縮機32の圧力比を算出し、算
出した圧力比と温度計55からの実高圧空気温度信号と
に基づいて弁開閉信号を演算し、その演算信号を空気流
量調整弁50および冷却媒体流量調整弁52に与えて空
気流量調整弁50および冷却媒体流量調整弁52を開閉
制御させる制御演算部56を設けたものである。
In this embodiment, the flow of the high-pressure air is supplied to the air circulation system 37 which bypasses part of the high-pressure air supplied from the air compressor 32 to the gas turbine combustor 33 and returns to the intermediate stage of the air compressor 32 again. The air flow control valve 50 and the heat exchanger 36 are provided in this order, and the heat exchanger 36 is provided with a cooling medium flow control valve 52 in a cooling medium supply system 51 that supplies a cooling medium, for example, water. The pressure ratio of the air compressor 32 is calculated based on the atmospheric pressure signal detected by the pressure gauge and the high pressure air pressure signal detected by the pressure gauge 54, and based on the calculated pressure ratio and the actual high pressure air temperature signal from the thermometer 55. A control operation for calculating the valve opening / closing signal and applying the calculated signal to the air flow control valve 50 and the cooling medium flow control valve 52 to control the air flow control valve 50 and the cooling medium flow control valve 52 to open and close. Parts 56 in which the provided.

【0081】このように、本実施形態では、空気循環系
37に介装する空気流量調整弁50および熱交換器36
に介装する冷却媒体流量調整弁52のそれぞれを開閉制
御させる制御演算部56を設け、制御演算部56からの
演算信号により空気流量調整弁50および冷却媒体流量
調整弁52を開閉制御させ、空気圧縮機32からの高圧
空気の一部を適正温度に冷却して空気圧縮機32に収容
する静翼等の構成部品を冷却させるので、エネルギを無
駄に消費することなく空気圧縮機32の構成部品を確実
に冷却することができ、その構成部品の強度を高く維持
させ、空気圧縮機32の高圧力比化を実現することがで
きる。
As described above, in the present embodiment, the air flow regulating valve 50 and the heat exchanger 36 interposed in the air circulation system 37 are provided.
A control operation unit 56 for controlling the opening and closing of each of the cooling medium flow adjustment valves 52 interposed in the air conditioner is provided, and the operation flow of the air flow adjustment valve 50 and the cooling medium flow adjustment valve 52 is controlled by an operation signal from the control operation unit 56, and Since a part of the high-pressure air from the compressor 32 is cooled to an appropriate temperature to cool the components such as the stationary blades accommodated in the air compressor 32, the components of the air compressor 32 can be used without wasting energy. Can be reliably cooled, the strength of the component parts can be maintained high, and a high pressure ratio of the air compressor 32 can be realized.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る空気
圧縮機は、空気圧縮機に収容する構成部品を良好に冷却
する冷却供給手段を設けたので、その構成部品の強度を
高く維持させることができ、空気圧縮機に長期的安定運
転を行わせて高圧力比化を実現することができる。
As described above, the air compressor according to the present invention is provided with the cooling supply means for satisfactorily cooling the components housed in the air compressor, thereby maintaining the strength of the components high. Thus, the air compressor can perform a long-term stable operation to realize a high pressure ratio.

【0083】また、本発明に係る空気圧縮機は、その構
成部品を冷却する冷却媒体を無駄に消費することなく有
効に活用する手段を設けたので、プラント熱効率をより
一層向上させることができる。
Further, the air compressor according to the present invention is provided with a means for effectively utilizing the cooling medium for cooling its components without wasting it, so that the thermal efficiency of the plant can be further improved.

【0084】その際、冷却媒体を適正温度に制御する制
御手段を設けたので、空気圧縮機の構成部品をより一層
良好に冷却することができる。
At this time, since the control means for controlling the temperature of the cooling medium to an appropriate temperature is provided, the components of the air compressor can be cooled even better.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る空気圧縮機の第1実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of an air compressor according to the present invention.

【図2】本発明に係る空気圧縮機の第2実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図3】図2のA−A矢視線に沿う切断断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2;

【図4】本発明に係る空気圧縮機の第3実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図5】本発明に係る空気圧縮機の第4実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図6】本発明に係る空気圧縮機の第5実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図7】本発明に係る空気圧縮機の第6実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図8】例示としてシンプルサイクル(オープンサイク
ル)のガスタービンプラントに適用する本発明に係る空
気圧縮機の第7実施形態を示す概略系統図。
FIG. 8 is a schematic system diagram showing a seventh embodiment of an air compressor according to the present invention applied to a simple cycle (open cycle) gas turbine plant as an example.

【図9】本発明に係る空気圧縮機の第8実施形態を示す
概略断面図。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing an eighth embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図10】本発明に係る空気圧縮機の第8実施形態を示
す概略断面図。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing an eighth embodiment of the air compressor according to the present invention.

【図11】例示としてコンバインドサイクル発電プラン
トに適用する本発明に係る空気圧縮機の第9実施形態を
示す概略系統図。
FIG. 11 is a schematic system diagram showing a ninth embodiment of an air compressor according to the present invention applied to a combined cycle power plant as an example.

【図12】例示としてシンプルサイクル(オープンサイ
クル)のガスタービンプラントに適用する本発明に係る
空気圧縮機の第10実施形態を示す概略系統図。
FIG. 12 is a schematic system diagram showing a tenth embodiment of an air compressor according to the present invention applied to a simple cycle (open cycle) gas turbine plant as an example.

【図13】従来のシンプルサイクル(オープンサイク
ル)のガスタービンプラントを示す概略系統図。
FIG. 13 is a schematic system diagram showing a conventional simple cycle (open cycle) gas turbine plant.

【図14】従来のコンバインドサイクル発電プラントを
示す概略系統図。
FIG. 14 is a schematic system diagram showing a conventional combined cycle power plant.

【図15】空気圧縮機の高圧空気の温度と圧力比との関
係を示す線図。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the temperature of high-pressure air and the pressure ratio of the air compressor.

【図16】空気圧縮機の構成部品に適用する材料の強度
と温度との関係を示す線図。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between strength and temperature of a material applied to a component of the air compressor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空気圧縮機 2 ガスタービン燃焼器 3 ガスタービン 4 発電機 5 ガスタービンプラント 6 蒸気タービンプラント 7 排熱回収ボイラ 8 蒸気タービン 9 発電機 10 冷却用空気圧縮機 11 熱交換器 12 空気圧縮機 14 ケーシング 14 静翼 15 冷却空気系 16 駆動機 17 ロータディスク 18 通路 19 動翼 20 段落 21 翼中空部 22 ラビリンス 23 内輪 24 キャビティ 25 吹出口 26 背側 27 前縁 28 後縁 29 内輪中空部 30,31 吹出口 32 空気圧縮機 33 ガスタービン燃焼器 34 ガスタービン 35 発電機 36 熱交換器 37 空気循環系 38 タイロッド 39a 上流側キャビティ 39b 下流側キャビティ 40a 上流側通路 40b 下流側通路 41 動翼 42 通路 43 ガスタービンプラント 44 蒸気タービン 45 発電機 46 蒸気タービンプラント 47 排熱回収ボイラ 48 冷却蒸気供給系 49 蒸気回収系 50 空気流量調整弁 51 冷却媒体供給系 52 冷却媒体流量調整弁 53,54 圧力計 55 温度計 56 制御演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air compressor 2 Gas turbine combustor 3 Gas turbine 4 Generator 5 Gas turbine plant 6 Steam turbine plant 7 Exhaust heat recovery boiler 8 Steam turbine 9 Generator 10 Cooling air compressor 11 Heat exchanger 12 Air compressor 14 Casing 14 Stator Blade 15 Cooling Air System 16 Drive 17 Rotor Disk 18 Passage 19 Moving Blade 20 Paragraph 21 Blade Hollow Part 22 Labyrinth 23 Inner Ring 24 Cavity 25 Outlet 26 Back Side 27 Front Edge 28 Rear Edge 29 Inner Ring Hollow Section 30, 31 Blowing Outlet 32 Air compressor 33 Gas turbine combustor 34 Gas turbine 35 Generator 36 Heat exchanger 37 Air circulation system 38 Tie rod 39a Upstream cavity 39b Downstream cavity 40a Upstream passage 40b Downstream passage 41 Moving blade 42 Passage 43 Gas turbine Plant 44 steaming Turbine 45 generator 46 steam turbine plant 47 exhaust heat recovery boiler 48 cooling steam supply system 49 vapor recovery system 50 the air flow rate control valve 51 coolant supply system 52 cooling medium flow control valves 53 and 54 a pressure gauge 55 thermometer 56 control arithmetic unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // F02C 7/18 F02C 7/18 D A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI // F02C 7/18 F02C 7/18 DA

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケーシングに収容するロータディスクの
軸方向に沿って静翼と動翼を組み合せた段落を備え、上
記ロータディスクに形成したキャビティに、上記静翼を
介して冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段を設けたこ
とを特徴とする空気圧縮機。
1. A cooling system comprising: a stage in which a stationary blade and a moving blade are combined along an axial direction of a rotor disk housed in a casing, wherein a cooling medium is supplied to a cavity formed in the rotor disk via the stationary blade. An air compressor provided with a medium supply means.
【請求項2】 冷却媒体供給手段を、空気圧縮機と別置
きの冷却用空気と熱交換器とで構成したことを特徴とす
る請求項1記載の空気圧縮機。
2. The air compressor according to claim 1, wherein the cooling medium supply means comprises a cooling air and a heat exchanger separately provided from the air compressor.
【請求項3】 静翼に、翼中空部を形成するとともに、
静翼の端部を支持する内輪に対峙するロータディスクに
キャビティを形成し、上記翼中空部からの冷却媒体を上
記キャビティに供給した後、空気圧縮機駆動空気に合流
させることを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。
3. A wing hollow portion is formed in a stationary blade,
A cavity is formed in the rotor disk facing the inner race supporting the end of the stationary blade, and a cooling medium from the hollow portion of the blade is supplied to the cavity, and then combined with air driven by the air compressor. Item 7. The air compressor according to Item 1.
【請求項4】 静翼に、翼中空部を形成するとともに、
この翼中空部に、吹出口を設けたことを特徴とする請求
項2記載の空気圧縮機。
4. A wing hollow portion is formed in a stationary blade,
3. The air compressor according to claim 2, wherein an air outlet is provided in the hollow portion of the blade.
【請求項5】 吹出口を、静翼の翼高に対し、15%以
内の位置に形成したことを特徴とする請求項4記載の空
気圧縮機。
5. The air compressor according to claim 4, wherein the outlet is formed at a position within 15% of the blade height of the stationary blade.
【請求項6】 吹出口を、静翼の背側に沿うように形成
したことを特徴とする請求項4記載の空気圧縮機。
6. The air compressor according to claim 4, wherein the outlet is formed along the back side of the stationary blade.
【請求項7】 吹出口を、ロータディスクに対峙する静
翼の端部に形成したことを特徴とする請求項4記載の空
気圧縮機。
7. The air compressor according to claim 4, wherein the outlet is formed at an end of the stationary blade facing the rotor disk.
【請求項8】 静翼に、翼中空部を形成するとともに、
この翼中空部を上記静翼を支持する内輪まで延ばし、上
記翼中空部からの冷却媒体を上記内輪に供給した後、空
気圧縮機駆動空気に合流させることを特徴とする請求項
1記載の空気圧縮機。
8. A wing hollow portion is formed in a stationary blade,
2. The air according to claim 1, wherein the airfoil hollow portion extends to an inner ring supporting the stationary blade, and after the cooling medium from the airfoil hollow portion is supplied to the inner wheel, the air is joined to the air compressor drive air. Compressor.
【請求項9】 静翼に翼中空部を形成するとともに、上
記静翼の端部を支持する内輪に内輪中空部を形成し、こ
の内輪中空部に連通し、上記翼中空部からの冷却媒体を
ロータディスクに噴流衝突させる吹出口を上記内輪に形
成したことを特徴とする請求項1記載の空気圧縮機。
9. A hollow blade portion is formed in the stationary blade, and an inner ring hollow portion is formed in the inner ring supporting the end portion of the stationary blade. 2. An air compressor according to claim 1, wherein a blow-out port for jet-collimating the rotor with the rotor disk is formed in the inner ring.
【請求項10】 静翼に翼中空部を形成するとともに、
上記静翼の端部を支持する内輪に内輪中空部を形成し、
この内輪中空部に連通し、上記翼中空部からの冷却媒体
を動翼のルート部側に沿って吹き出させる吹出口を上記
内輪に形成したことを特徴とする請求項1記載の空気圧
縮機。
10. A wing hollow portion is formed in a stationary blade,
Forming an inner ring hollow portion in the inner ring supporting the end of the stationary blade,
2. The air compressor according to claim 1, wherein an air outlet communicating with the hollow portion of the inner ring and blowing out the cooling medium from the hollow portion of the blade along the root portion side of the rotor blade is formed in the inner ring.
【請求項11】 空気圧縮機の出口側からの高圧空気
を、上記空気圧縮機の中間段落に還流させる空気循環系
と、この空気循環系に介装し、上記高圧空気を被加熱媒
体と熱交換させる熱交換器とを備えたことを特徴とする
空気圧縮機。
11. An air circulation system for returning high-pressure air from the outlet side of the air compressor to an intermediate stage of the air compressor, and an air circulation system interposed between the air circulation system and the high-pressure air for heating the medium to be heated. An air compressor comprising a heat exchanger to be exchanged.
【請求項12】 被加熱媒体は燃料であることを特徴と
する請求項11記載の空気圧縮機。
12. The air compressor according to claim 11, wherein the medium to be heated is a fuel.
【請求項13】 ケーシングに収容するロータディスク
の軸方向に沿って静翼と動翼を組み合せた段落と、段落
のうち、後流側段落の静翼に翼中空部を形成するととも
に、上流側段落の静翼を中実に形成する一方、上記ロー
タディスクを輪切り状に形成してタイロッドで結合さ
せ、タイロッドを境に上記翼中空部を備えた静翼に臨む
上記ロータディスクに形成したキャビティと上記翼中空
部を備えた静翼と反対側の上記ロータディスクに形成し
たキャビティとを互いに連通させる下流側通路と、上記
中実の静翼に臨む上記ロータディスクに形成したキャビ
ティと上記タイロッドを境に上記中実の静翼の反対側の
上記ロータディスクに形成したキャビティとを互いに連
通させる上流側通路とを備えたことを特徴とする空気圧
縮機。
13. A stage in which a stationary blade and a moving blade are combined along the axial direction of a rotor disk housed in a casing, and among the paragraphs, a vane hollow portion is formed in a stationary blade of a downstream stage, and an upstream side is formed. While the stationary vane of the paragraph is formed solid, the rotor disk is formed in a sliced shape and connected by a tie rod, and the cavity formed in the rotor disk facing the stationary blade having the blade hollow portion with the tie rod as a boundary A downstream passage for communicating the stator blade provided with the blade hollow portion and the cavity formed on the rotor disk on the opposite side to each other, and a boundary between the cavity formed on the rotor disk facing the solid stator blade and the tie rod. An air compressor comprising: an upstream passage for communicating a cavity formed in the rotor disk on the opposite side of the solid stationary blade with each other.
【請求項14】 翼中空部を備えた静翼を、上流側の段
落と下流段落とを複数段落隔てて設置したことを特徴と
する請求項13記載の空気圧縮機。
14. The air compressor according to claim 13, wherein the stationary blade having the blade hollow portion is provided with a plurality of paragraphs between an upstream paragraph and a downstream paragraph.
【請求項15】 空気圧縮機に、ガスタービンプラン
ト、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを備え
たコンバインドサイクル発電プラントの、その排熱回収
ボイラを組み合せ、上記排熱回収ボイラからの蒸気を上
記空気圧縮機に供給する冷却蒸気供給系と、上記空気圧
縮機に収容する構成部品を冷却させた蒸気を、上記排熱
回収ボイラに回収させる蒸気回収系とを備えたことを特
徴とする空気圧縮機。
15. A combined cycle power plant having an air compressor, a gas turbine plant, a steam turbine plant, and a waste heat recovery boiler, and combining steam from the waste heat recovery boiler with the air. An air compressor comprising: a cooling steam supply system for supplying to a compressor; and a steam recovery system for recovering, in the exhaust heat recovery boiler, steam having cooled components contained in the air compressor. .
【請求項16】 空気圧縮機の出口側からの高圧空気
を、上記空気圧縮機の中間段落に還流させる空気循環系
と、この空気循環系に介装し、上記高圧空気の流量を制
御する空気流量調整弁と、上記高圧空気を冷却する熱交
換器と、この熱交換器に供給する冷却媒体の流量を制御
する冷却媒体流量調整弁と、上記空気流量調整弁および
冷却媒体流量調整弁に弁開閉信号を与える制御演算部と
を備えたことを特徴とする空気圧縮機。
16. An air circulation system for returning high-pressure air from the outlet side of the air compressor to an intermediate stage of the air compressor, and air interposed in the air circulation system for controlling a flow rate of the high-pressure air. A flow control valve, a heat exchanger for cooling the high-pressure air, a cooling medium flow control valve for controlling a flow rate of a cooling medium supplied to the heat exchanger, and a valve for the air flow control valve and the cooling medium flow control valve. An air compressor, comprising: a control operation unit that supplies an open / close signal.
【請求項17】 制御演算部は、空気圧縮機の吸込大気
圧力信号と上記空気圧縮機で圧縮された高圧空気の圧力
信号とに基づいて上記空気圧縮機の圧力比を算出し、算
出した圧力比と上記高圧空気の温度信号とに基づいて弁
開閉信号を演算し、この演算信号を空気流量調整弁およ
び冷却媒体流量調整弁に与えて高圧空気および冷却媒体
のそれぞれの流量を制御することを特徴とする請求項1
6記載の空気圧縮機。
17. The control arithmetic unit calculates a pressure ratio of the air compressor based on a suction atmospheric pressure signal of the air compressor and a pressure signal of high-pressure air compressed by the air compressor, and calculates the calculated pressure ratio. A valve opening / closing signal is calculated based on the ratio and the temperature signal of the high-pressure air, and the calculated signal is supplied to the air flow control valve and the cooling medium flow control valve to control the flow rates of the high-pressure air and the cooling medium, respectively. Claim 1.
6. The air compressor according to 6.
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