(57)【要約】      （修正有）【課題】より安定的に運転可能な回転機械を提供する。【解決手段】回転機械は、軸線Ａｍ回りに回転するロータ９１と、ロータ９１を回転可能に支持する軸受６と、ロータ９１及び軸受６を覆うケーシングと、外周側の端部５３２がケーシングに接続されているとともに内周側の端部５３１が軸受６に接続され、周方向に間隔をあけて複数が設けられてケーシングと軸受６とにわたって延びるストラット５３と、を備え、ストラット５３は、互いに間隔をあけてストラット５３の延びる方向に積層された複数のベース板と、互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁とを有し、ベース板、及び梁は、非熱膨張部材Ｍで形成され、ベース板の材料である第一材料の線膨張係数は、梁の材料である第二材料の線膨張係数より大きい。【選択図】図２
2020133570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転するロータと、
該ロータを回転可能に支持する軸受と、
前記ロータ及び前記軸受を覆うケーシングと、
外周側の端部が前記ケーシングに接続されているとともに内周側の端部が前記軸受に接続され、周方向に間隔をあけて複数が設けられて前記ケーシングと前記軸受とにわたって延びるストラットと、
を備え、
前記ストラットは、
互いに間隔をあけて前記ストラットの延びる方向に積層された複数のベース板と、互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁とを有し、
前記ベース板、及び前記梁は、非熱膨張部材で形成され、
前記ベース板の材料である第一材料の線膨張係数は、前記梁の材料である第二材料の線膨張係数より大きい回転機械。
【請求項２】
前記ストラットの全体が前記非熱膨張部材によって一体に形成されている請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記ストラットは、該ストラットの延びる方向において、前記ケーシング側の端部を含む第一部分と、前記軸受側の端部を含む第二部分と、前記第一部分と前記第二部分とを接続する第三部分と、を有し、
前記第三部分は、前記非熱膨張部材で形成されている請求項１に記載の回転機械。
【請求項４】
前記ストラットは、前記軸受から前記ケーシングにかけて、前記軸受の接線方向に延びている請求項１から３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項５】
前記ストラットは、前記軸受から前記ケーシングにかけて、前記軸線に対する径方向に延びている請求項１から３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
前記ベース板は、該ベース板を貫通する複数の孔が形成されることで格子状をなし、前記複数の梁は、前記ベース板同士を接続する三次元トラス構造をなしている請求項１から５のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項７】
前記ストラットは、線膨張係数がゼロ、又は負の値を示す非熱膨張部材によって一体に形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械の一つであるガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、を備えている。圧縮機は、外部の空気を圧縮して高圧空気を生成する。燃焼器は、この高圧空気に燃料を混合して燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービンは、この燃焼ガスによって回転駆動され、その回転エネルギーは軸端から取り出されて種々の利用に供される。
【０００３】
タービンの排気口には、内筒と、外筒と、ストラットとを有するディフューザが設けられている（例えば下記特許文献１参照）。内筒はガスタービンの軸線を中心とする筒状をなしている。外筒は、この内筒を外周側から覆うことで当該内筒との間に排気流路を形成する。ストラットは、内筒と外筒との間を接続し、周方向に間隔をあけて複数設けられている。排気流路は、上流側から下流側に向かうに従って、流路断面積が次第に拡大している。タービンから排出された排気ガスは排気流路を通過する中途で静圧回復する。
【０００４】
上記の内筒の内部には、タービンロータを回転可能に支持する軸受装置が収容されている。即ち、上記のストラットは、ケーシング（車室）の一部である外筒に対して、軸受装置の軸心位置を維持する役割も担っている。高温の排気ガスに曝されるため、ストラットに熱変形を生じても軸受装置の軸心位置に影響が及ばないように措置が施されている。例えば、ストラットを内筒の接線方向に延びるように配置するタンジェンシャルストラットという形式が従来知られている。このような配置とすることで、ストラットに熱膨張が生じても、内筒には接線方向から力が働く。この力によって、内筒は軸心位置を中心としてわずかに回転することで熱変形を逃がすことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３９７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ストラットを上記のように配置した場合であっても、複数のストラット同士の間で熱変形量に差異が生じるため、依然としてタービンロータの軸心位置がずれてしまう可能性がある。そこで、このような熱変形の影響を受けにくいストラットを有することで、より安定的に運転可能な回転機械に対する要請が高まっている。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的に運転可能な回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転するロータと、該ロータを回転可能に支持する軸受と、前記ロータ及び前記軸受を覆うケーシングと、外周側の端部が前記ケーシングに接続されているとともに内周側の端部が前記軸受に接続され、周方向に間隔をあけて複数が設けられて前記ケーシングと前記軸受とにわたって延びるストラットと、を備え、前記ストラットは、互いに間隔をあけて前記ストラットの延びる方向に積層された複数のベース板と、互いに隣り合うベース板同士を接続する複数の梁とを有し、前記ベース板、及び前記梁は、非熱膨張部材で形成され、前記ベース板の材料である第一材料の線膨張係数は、前記梁の材料である第二材料の線膨張係数より大きい。
【０００９】
上記構成によれば、ストラットが、間隔をあけて積層されたベース板、及びこれらベース板同士を接続する複数の梁を有する非熱膨張部材によって形成されている。ベース板を形成する第一材料は、梁を形成する第二材料よりも線膨張係数が大きい。したがって、ストラットに熱が加わった場合、ベース板では自身の面方向に熱変形を生じる一方で、梁に生じる熱変形は小さくなる。その結果、ベース板の積層方向における熱変形量はゼロ、又は負の値となる。上記の構成では、これらベース板の積層方向が、ストラットの延びる方向とされている。したがって、この方向におけるストラットの熱変形はゼロ、又は負の値となる。その結果、排気ガスの高温に曝された状態であっても、ストラットに熱膨張を生じなくなり、ロータの軸心位置を維持することができる。
【００１０】
上記回転機械では、前記ストラットの全体が前記非熱膨張部材によって一体に形成されていてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、ストラットの全体が非熱膨張部材によって一体に形成されていることから、例えばストラットの一部が他の一般材料で形成されている場合に比べて、熱変形をより一層小さく抑えることができる。これにより、ロータの軸心位置をより高い精度で維持することができる。
【００１２】
上記回転機械では、前記ストラットは、該ストラットの延びる方向において、前記ケーシング側の端部を含む第一部分と、前記軸受側の端部を含む第二部分と、前記第一部分と前記第二部分とを接続する第三部分と、を有し、前記第三部分は、前記非熱膨張部材で形成されていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、ストラットにおけるケーシング側の端部を含む第一部分と軸受側の端部を含む第二部分との間の第三部分が、非熱膨張部材によって形成されている。第一部分と第二部分は、非熱膨張部材とは異なる一般材料で形成されている。このように端部を含む部分を一般材料によって形成することで、当該部分の強度を維持することができる。さらに、第一部分と第二部分とで生じた熱膨張を、負の線膨張係数を呈する非熱膨張部材で形成された第三部分によって吸収することができる。これにより、ストラット全体としての熱変形を極めて小さく抑えることができる。加えて、第一部分と第二部分のみを残して第三部分を非熱膨張部材で置き換えることによって、既設のガスタービンに対しても上記の構成を容易に適用することができる。
【００１４】
上記回転機械では、前記ストラットは、前記軸受から前記ケーシングにかけて、前記軸受の接線方向に延びていてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、ストラットが軸受の接線方向に延びていることから、ストラットに熱膨張が生じても、内筒には接線方向から力が働く。この力によって、内筒は軸心位置を中心としてわずかに回転することで熱変形を逃がすことができる。また、ストラットが非熱膨張部材によって形成されていることから、このような熱変形自体を生じにくくすることができる。これにより、ロータの軸心位置をさらに精度高く維持することができる。
【００１６】
上記回転機械では、前記ストラットは、前記軸受から前記ケーシングにかけて、前記軸線に対する径方向に延びていてもよい。
【００１７】
上記構成によれば、ストラットが非熱膨張部材で形成されていることから、当該ストラット自体の熱変形を考慮することなく、配置や姿勢を決定することができる。特に、ストラットが軸線に対する径方向に延びていることによって、内筒と外筒とを支持する際のストラットに対する負荷が小さくなるため、ストラットの個数を減らすことが可能となるとともに、ストラットの長さを短くすることも可能となる。その結果、ケーシングと軸受との間に形成される排気流路の流路断面積が拡大されるとともに、多数のストラットを設けた場合に比べて、排気ガスの流れに対する抵抗を小さくすることができる。これにより、ガスタービンの性能を向上させることができる。
【００１８】
上記回転機械では、前記ベース板は、該ベース板を貫通する複数の孔が形成されることで格子状をなし、前記複数の梁は、前記ベース板同士を接続する三次元トラス構造をなしていてもよい。
【００１９】
上記構成によれば、複数の梁によって三次元トラス構造が形成される。ここで、三次元トラス構造とは、複数の梁によって形成された四角錐を連続的に組み合わせた構造を指す。三次元トラス構造では、外力が加わった場合、それぞれの梁には自身の延びる方向における圧縮又は引っ張りのみが作用することが知られている。したがって、このように構成された非熱膨張部材では、ベース板に熱膨張が生じた場合に梁に生じる力の方向が予め規定されていることから、梁の線膨張係数を容易に調節することができる。具体的には、梁の太さ（梁の延びる方向における断面積）を変えることで、梁の線膨張係数を容易に変更することができる。これにより、非熱膨張部材の特性を高い自由度のもとで決定することができる。
【００２０】
上記回転機械では、前記ストラットは、線膨張係数がゼロ、又は負の値を示す非熱膨張部材によって一体に形成されていてもよい。
【００２１】
上記構成によれば、ストラットの全体が非熱膨張部材によって一体に形成されている。さらに、この非熱膨張部材では、線膨張係数がゼロ、又は負の値となっている。したがって、ストラットに熱が加わった場合、当該ストラットには熱膨張を生じることがないか、又はごくわずかである。これにより、ロータの軸心位置をより高い精度で維持することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、より安定的に運転可能な回転機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガスタービンの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るディフューザを軸線方向から見た図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るストラットを構成する非熱膨張部材を示す斜視図である。
【図４】非熱膨張部材の挙動を示す説明図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係るストラットの構成を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係るディフューザを軸線方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。ガスタービン１００は、圧縮機１と、燃焼器３と、タービン２と、を備えている。
【００２５】
圧縮機１は、高圧空気を生成する。圧縮機１は、圧縮機ロータ１１と、圧縮機ケーシング１２と、を備えている。圧縮機ケーシング１２は、圧縮機ロータ１１を外周側から覆っており、軸線Ａｍに沿って延びている。
【００２６】
圧縮機ロータ１１の外周面には、軸線Ａｍ方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼段１３が設けられている。これら圧縮機動翼段１３は、複数の圧縮機動翼１４をそれぞれ備えている。各圧縮機動翼段１３の圧縮機動翼１４は、圧縮機ロータ１１の外周面上で軸線Ａｍの周方向に間隔をあけて配列されている。
【００２７】
圧縮機ケーシング１２の内周面には、軸線Ａｍ方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼段１５が設けられている。これら圧縮機静翼段１５は、軸線Ａｍ方向で上記圧縮機動翼段１３と交互に配置されている。これら圧縮機静翼段１５は、複数の圧縮機静翼１６をそれぞれ備えている。各圧縮機静翼段１５の圧縮機静翼１６は、圧縮機ケーシング１２の内周面上で軸線Ａｍの周方向に間隔をあけて配列されている。
【００２８】
燃焼器３は、圧縮機１で生成された高圧空気に燃料を混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する。燃焼器３は、圧縮機ケーシング１２とタービン２のタービンケーシング２２との間に設けられている。この燃焼器３によって生成された燃焼ガスは、タービン２に供給される。
【００２９】
タービン２は、燃焼器３で生成された燃焼ガスによって駆動する。このタービン２は、タービンロータ２１と、タービンケーシング２２と、ディフューザ５と、を有している。タービンロータ２１は、軸線Ａｍに沿って延びている。このタービンロータ２１の外周面には、軸線Ａｍ方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼段２３が設けられている。これらタービン動翼段２３は、複数のタービン動翼２４をそれぞれ備えている。各タービン動翼段２３のタービン動翼２４は、タービンロータ２１の外周面上で軸線Ａｍの周方向に間隔をあけて配列されている。
【００３０】
タービンケーシング２２は、タービンロータ２１を外周側から覆っている。このタービンケーシング２２の内周面には、軸線Ａｍ方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼段２５が設けられている。タービン静翼段２５は、軸線Ａｍ方向で上記タービン動翼段２３と交互に配置されている。これらタービン静翼段２５は、複数のタービン静翼２６をそれぞれ備えている。各タービン静翼段２５のタービン静翼２６は、タービンケーシング２２の内周面上で軸線Ａｍの周方向に間隔をあけて配列されている。
【００３１】
圧縮機ロータ１１とタービンロータ２１とは、軸線Ａｍ方向に一体に接続されている。これら圧縮機ロータ１１とタービンロータ２１とによって、ガスタービンロータ９１（ロータ）が構成されている。同様に、圧縮機ケーシング１２とタービンケーシング２２とは、軸線Ａｍに沿って一体に接続されている。これら圧縮機ケーシング１２とタービンケーシング２２とによってガスタービンケーシング９２（ケーシング）が構成されている。ガスタービンロータ９１は、ガスタービンケーシング９２の内部で軸線Ａｍ回りに一体に回転可能とされている。
【００３２】
ガスタービン１００を運転するに当たっては、まず外部の駆動源によって圧縮機ロータ１１（ガスタービンロータ９１）を回転駆動する。圧縮機ロータ１１の回転に伴って外部の空気が順次圧縮され、高圧空気が生成される。この高圧空気は、圧縮機ケーシング１２を通じて燃焼器３内に供給される。燃焼器３内では、燃料がこの高圧空気に混合されて燃焼し、高温高圧の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスはタービンケーシング２２を通じてタービン２内に供給される。タービン２内では、タービン動翼段２３、及びタービン静翼段２５に燃焼ガスが順次衝突することで、タービンロータ２１（ガスタービンロータ９１）に対して回転駆動力が与えられる。この回転エネルギーは、例えば、軸端に連結された発電機Ｇ等の駆動に利用される。タービン２を駆動した燃焼ガスは、排気ガスとしてディフューザ５を通過する際に圧力（静圧）が高められた後、外部に排出される。
【００３３】
ディフューザ５は、タービンケーシング２２（ガスタービンケーシング９２）に一体に設けられている。このディフューザ５は、内筒５１と、外筒５２と、ストラット５３と、を備えている。
【００３４】
内筒５１は、軸線Ａｍに沿って延びる筒状に形成されている。この内筒５１の内部には、ガスタービンロータ９１の軸端部９１Ａを回転可能に支持する軸受６が設けられている。
【００３５】
外筒５２は、内筒５１を外周側から覆う筒状に形成されている。外筒５２は、内筒５１との間に、タービン２から排出された排気ガスが流れる排気流路Ｆを形成している。外筒５２と内筒５１との間に形成されている排気流路Ｆの断面積（軸線Ａｍに直交する断面積）は、軸線Ａｍ方向一方側（図２の紙面左側）から他方側（図２の紙面右側）に向かって、徐々に拡大している。このように排気流路Ｆの断面積が次第に拡大することで、排気流路Ｆ内を流れる排気ガスの運動エネルギーが、漸次圧力エネルギーに変換（圧力回復）される。
【００３６】
ストラット５３は、排気流路Ｆの中に配置され、内筒５１と外筒５２とを接続している。これらストラット５３によって外筒５２に対して内筒５１が固定・支持されている。ストラット５３は、複数のタービン動翼段２３のうちで軸線Ａｍ方向の最も他方側に位置する最終段のタービン動翼段２３に対して、軸線Ａｍ方向で隣り合うように配置されている。
【００３７】
図２に示すように、ストラット５３は、軸線Ａｍに対する周方向に等間隔をあけて複数（６個）配列されている。各ストラット５３は、内筒５１の接線方向に延びている。具体的には、各ストラット５３の内周側の端部５３１は、内筒５１の外周面５１Ａに対して上記の接線方向から接続されている。ストラット５３の外周側の端部５３２は、外筒５２の内周面５２Ｂに対して、上記の接線方向から接続されている。
【００３８】
本実施形態では、各ストラット５３は、線膨張係数がゼロ、又は負の値を示す非熱膨張部材Ｍによって一体に形成されている。図３に示すように、非熱膨張部材Ｍは、板状に形成されるとともに、厚さ方向に間隔をあけて互いに平行に配列された複数のベース板８１と、これらベース板８１同士を互いに接続する三次元トラス構造８２と、を備えている（非熱膨張構造を有している）。これらベース板８１、及び三次元トラス構造８２は、いずれも金属材料で形成されている。ベース板８１を形成する第一材料の線膨張係数は、三次元トラス構造８２を形成する第二材料の線膨張係数に対して相対的に大きい。第一材料、及び第二材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４１０）や、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ、Ｎｉ基合金（インコネル６００、７１８）、高クロム鋼（９Ｃｒ、１２Ｃｒ）、２．２５Ｃｒ−１Ｍｏ材等から選択された材料が適宜用いられる。より具体的には、第一材料としてＳＵＳ３０４を用い、第二材料としてこのＳＵＳ３０４よりも線膨張係数が小さいＳＵＳ４１０を用いることが考えられる。また、第一材料としてＳＵＳ３０４を用い、第二材料としてＴｉ６Ａｌ４Ｖを用いることも可能である。この他、アルミ合金や銅、カーボンスチールを第一材料、又は第二材料として用いることも可能である。複数のベース板８１は、延在領域の全体にわたって等間隔をあけて互いに対向している。
【００３９】
三次元トラス構造８２は、互いに交差する方向に延びる複数の梁８３を有している。それぞれの梁８３は棒状をなしている。この三次元トラス構造８２では、４つの梁８３が、互いに対向する一対のベース板８１のうち、一方側のベース板８１の表面に格子状に配列された複数の支持点の一つ（第一支持点Ｐ１）と、他方側のベース板８１の表面に格子状に配列された４つの支持点（第二支持点Ｐ２）とをそれぞれ接続している。
【００４０】
ベース板８１は、複数（４つ）の梁８３が接続されることで第一支持点Ｐ１を形成する支持部Ｓと、ベース板８１の広がる方向（面方向）において互いに隣接する複数の支持部Ｓを接続する接続部Ｃと、を有している。これにより、ベース板８１には、複数（４つ）の第一支持点Ｐ１を頂点とする四角形の孔（ベース板孔部Ｈ）が形成されている。即ち、ベース板８１は、各第一支持点Ｐ１同士を接続する格子状をなしている。
【００４１】
ベース板８１に直交する方向から見て、第一支持点Ｐ１と第二支持点Ｐ２とは、位置が互いに重ならないようにそれぞれ配列されるとともに、互いに等間隔をあけて格子状に配列されている。即ち、上記４つの梁８３は、１つの第一支持点Ｐ１を頂点とするとともに、４つの第二支持点Ｐ２によってベース板８１上に形成される四角形を底面とする四角錐を形成している。複数の梁８３は、互いに同一の長さを有している。
【００４２】
上記のような三次元トラス構造８２が、ベース板８１を挟んで積層方向に鏡像対称となるように配置されている。言い換えれば、ベース板８１の一方側の面における１つの第一支持点Ｐ１の反対側（ベース板８１の他方側の面上）には、他の第一支持点Ｐ１が位置している。図３の例では、これらベース板８１、及び三次元トラス構造８２によって構成される単位構造が、４層にわたって積層されている構成を示している。
【００４３】
次に、上記の非熱膨張部材Ｍの挙動について、図４を参照して説明する。図４では、一対のベース板８１と、これらベース板８１同士の間に設けられた１層の三次元トラス構造８２のみを代表的に示している。非熱膨張部材Ｍに熱が加えられた場合、ベース板８１、及び三次元トラス構造８２は、以下のような挙動を示す。まず、ベース板８１は、自身の延在する面方向に膨張する（図４中のＤａ方向に膨張する：ベース板８１ａ）。したがって、上述の第一支持点Ｐ１同士の間隔が広がって、第一支持点Ｐ１ａとなる。ここで、梁８３の線膨張係数が、ベース板８１の線膨張係数よりも小さいことから、ベース板８１の熱膨張量に比べて、梁８３の熱膨張量は小さくなっている。これにより、上述の第一支持点Ｐ１同士の間隔が広がり、一対の梁８３はベース板８１の膨張する方向へ引っ張られて、梁８３ａの位置に変位する。その結果、一方側のベース板８１に対して、他方側のベース板８１を近付く方向に変位させる力が働き、一対のベース板８１ａの位置に変位する。この力により、他方側のベース板１は、図４中の矢印Ｄｂ方向に変位する。このように、ベース板８１の広がる面方向に膨張が生じる一方で、面方向に直交する厚さ方向（積層方向）では熱変形がゼロ（又は負の値）となる。なお、図４では、ベース板８１同士が近付くように変位する様子を誇張して表現しているが、この方向（積層方向）における実際の変位量は、ベース板８１の面方向における変位量に比べてごく小さい。
【００４４】
他方で、上記のような非熱膨張部材Ｍとは異なる、一様な材料で形成された中実の板材に熱を加えた場合、面方向と厚さ方向のいずれにおいても熱膨張が生じてしまう。即ち、上記の非熱膨張部材Ｍでは、従来得られなかった特性を実現することができる。
【００４５】
本実施形態に係るストラット５３では、上記のベース板８１の積層方向が、当該ストラット５３の延びる方向とされている。言い換えると、ベース板８１の積層方向は、内筒５１がなす円の接線方向とされている。したがって、当該方向におけるストラット５３の寸法は変化しないか、又は減少する。これにより、外筒５２に対する内筒５１の相対位置が維持される。
【００４６】
以上、説明したように、上記構成によれば、ストラット５３が、間隔をあけて積層されたベース板８１、及びこれらベース板８１同士を接続する複数の梁８３を有する非熱膨張部材Ｍによって形成されている。ベース板８１を形成する第一材料は、梁８３を形成する第二材料よりも線膨張係数が大きい。したがって、ストラット５３に熱が加わった場合、ベース板８１では自身の面方向に熱変形を生じる一方で、梁８３に生じる熱変形は小さくなる。その結果、ベース板８１の積層方向における熱変形量はゼロ、又は負の値となる。上記の構成では、これらベース板８１の積層方向が、ストラット５３の延びる方向とされている。したがって、この方向におけるストラット５３の熱変形はゼロ、又は負の値となる。その結果、排気ガスの高温に曝された状態であっても、ストラット５３に熱膨張を生じなくなり、ガスタービンロータ９１の軸心位置を維持することができる。
【００４７】
上記構成によれば、ストラット５３の全体が非熱膨張部材Ｍによって一体に形成されていることから、例えばストラット５３の一部が他の一般材料で形成されている場合に比べて、熱変形をより一層小さく抑えることができる。これにより、ガスタービンロータ９１の軸心位置をより高い精度で維持することができる。
【００４８】
上記構成によれば、ストラット５３が内筒５１（軸受６）の接線方向に延びていることから、ストラット５３に熱膨張が生じても、内筒５１には接線方向から力が働く。この力によって、内筒５１は軸心位置（軸線Ａｍ）を中心としてわずかに回転することで熱変形を逃がすことができる。また、ストラット５３が非熱膨張部材Ｍによって形成されていることから、このような熱変形自体を生じにくくすることができる。これにより、ガスタービンロータ９１の軸心位置をさらに精度高く維持することができる。
【００４９】
さらに、上記構成によれば、複数の梁８３によって三次元トラス構造８２が形成される。ここで、三次元トラス構造８２とは、複数の梁８３によって形成された四角錐を連続的に組み合わせた構造を指す。三次元トラス構造８２では、外力が加わった場合、それぞれの梁８３には自身の延びる方向における圧縮又は引っ張りのみが作用することが知られている。したがって、このように構成された非熱膨張部材Ｍでは、ベース板８１に熱膨張が生じた場合に梁８３に生じる力の方向が予め規定されていることから、梁８３の線膨張係数を容易に調節することができる。具体的には、梁８３の太さ（梁８３の延びる方向における断面積）を変えることで、梁８３の線膨張係数を容易に変更することができる。これにより、非熱膨張部材Ｍの特性を高い自由度のもとで決定することができる。
【００５０】
加えて、上記構成によれば、ストラット５３の全体が非熱膨張部材Ｍによって一体に形成されている。さらに、この非熱膨張部材Ｍでは、線膨張係数がゼロ、又は負の値となっている。したがって、ストラット５３に熱が加わった場合、当該ストラット５３には熱膨張を生じることがないか、又はごくわずかである。これにより、ガスタービンロータ９１の軸心位置をより高い精度で維持することができる。
【００５１】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、ストラット５３が６個設けられている構成を説明した。しかしながら、ストラット５３の数は上記に限定されず、設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。
【００５２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図５を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、本実施形態に係るストラット５３Ｂは、自身の延びる方向に３つに分割されている。具体的には、ストラット５３Ｂは、外筒５２側の端部５３２を含む第一部分Ｃ１と、内筒５１側（軸受６側）の端部５３１を含む第二部分Ｃ２と、これら第一部分Ｃ１と第二部分Ｃ２とを接続する第三部分Ｃ３と、を有している。第一部分Ｃ１、及び第二部分Ｃ２は、上述の非熱膨張部材Ｍとは異なる材料（一般材料）によって形成されている。即ち、この第一部分Ｃ１と第二部分Ｃ２とは、熱の入力によって正の熱膨張を呈する材料によって形成されている。一方で、第三部分Ｃ３は、上述の非熱膨張部材Ｍによって形成されている。
【００５３】
第一部分Ｃ１と第三部分Ｃ３との接続部、及び第二部分Ｃ２と第三部分Ｃ３との接続部の態様としては、種々の構成を採ることが可能である。本実施形態では、これら接続部を溶接によって形成している。即ち、第一部分Ｃ１と第三部分Ｃ３との接続部、及び第二部分Ｃ２と第三部分Ｃ３との接続部には、それぞれ溶接によって生じた溶接部Ｗが形成されている。なお、溶接部Ｗとは、溶融地が冷却硬化して生じた部分を指す。この他の接続部の態様として、球面継手や、ピンによる接続、嵌め合い構造等を採ることが可能である。
【００５４】
上記構成によれば、ストラット５３におけるガスタービンケーシング９２側の端部５３２を含む第一部分Ｃ１と、軸受６側の端部５３１を含む第二部分Ｃ２との間の第三部分Ｃ３が、非熱膨張部材Ｍによって形成されている。第一部分Ｃ１と第二部分Ｃ２は、非熱膨張部材Ｍとは異なる一般材料で形成されている。これにより、両端部を含む部分を一般材料によって形成することで、当該部分の強度を維持することができる。さらに、第一部分Ｃ１と第二部分Ｃ２とで生じた熱膨張を、負の線膨張係数を呈する非熱膨張部材Ｍで形成された第三部分Ｃ３によって吸収することができる。これにより、ストラット５３全体としての熱変形を極めて小さく抑えることができる。加えて、第一部分Ｃ１と第二部分Ｃ２のみを残して第三部分Ｃ３を非熱膨張部材Ｍで置き換えることによって、既設のガスタービンに対しても上記の構成を容易に適用することができる。
【００５５】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００５６】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施形態に係るストラット５３Ｃは、軸線Ａｍに対する径方向に延びている。具体的には、複数（４つ）のストラット５３Ｃが、軸線Ａｍに対する周方向に等間隔をあけて配列されている。また、非熱膨張部材Ｍにおけるベース板８１の積層方向は、ストラット５３Ｃの延びる方向に合わせて、軸線Ａｍに対する径方向とされている。
【００５７】
上記構成によれば、ストラット５３Ｃが非熱膨張部材Ｍで形成されていることから、当該ストラット５３Ｃ自体の熱変形を考慮することなく、配置や姿勢を決定することができる。特に、ストラット５３Ｃが軸線Ａｍに対する径方向に延びていることによって、内筒５１と外筒５２とを支持する際のストラット５３Ｃに対する負荷が小さくなるため、ストラット５３Ｃの個数を減らすことが可能となるとともに、ストラット５３Ｃの長さをより短くすることも可能となる。その結果、ガスタービンケーシング９２と軸受６との間に形成される排気流路Ｆの流路断面積が拡大されるとともに、多数のストラット５３Ｃを設けた場合に比べて、排気ガスの流れに対する抵抗を小さくすることができる。これにより、ガスタービン１００の性能を向上させることができる。なお、本実施形態では、上記の各実施形態の構成と異なり、非熱膨張部材Ｍの線膨張係数を可能な限りゼロとすることが望ましい。
【００５８】
以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、ストラット５３Ｃが４個設けられている構成を説明した。しかしながら、ストラット５３Ｃの数は上記に限定されず、設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…圧縮機
２…タービン
３…燃焼器
５…ディフューザ
６…軸受
１１…圧縮機ロータ
１２…圧縮機ケーシング
１３…圧縮機動翼段
１４…圧縮機動翼
１５…圧縮機静翼段
１６…圧縮機静翼
２１…タービンロータ
２２…タービンケーシング
２３…タービン動翼段
２４…タービン動翼
２５…タービン静翼段
２６…タービン静翼
５１…内筒
５２…外筒
５３，５３Ｂ，５３Ｃ…ストラット
８１…ベース板
８２…三次元トラス構造
８３…梁
９１…ガスタービンロータ
９２…ガスタービンケーシング
１００…ガスタービン
５３１，５３２…端部
５１Ａ…外周面
５２Ｂ…内周面
９１Ａ…軸端部
Ａｍ…軸線
Ｃ…接続部
Ｃ１…第一部分
Ｃ２…第二部分
Ｃ３…第三部分
Ｆ…排気流路
Ｈ…ベース板孔部
Ｍ…非熱膨張部材
Ｐ１…第一支持点
Ｐ２…第二支持点
Ｓ…支持部
Ｗ…溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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