(57)【要約】【課題】  耐久性や信頼性の向上を図ったタービンの静翼を提供する。【解決手段】ノズルガイドベーン３０は、ノズルリング２２における二重環状の内環２３と外環２４との間に形成されており、断面が捩れ形状を呈するとともに、下流側に向けてその肉厚が漸減している。ノズルガイドベーン３０では、前縁３１が直線的に形成される一方、後縁３２はその中央部（図２中に、中点Ｐｃを示す）が上下端（内環２３および外環２４との接続部）に対して上流側に位置するように湾曲している。ノズルガイドベーン３０には、前縁３１および後縁３２の上下端にフィレット（隅Ｒ）３３がそれぞれ形成されているが、上述した後縁３２の湾曲は上下端のフィレット３３に滑らかに（曲率の変化がごく小さくなるように）接続するように設定されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンのノズル部に設置される静翼であって、後縁を、その中央部がその両端部に対して上流側に位置するように湾曲させたことを特徴とするタービンの静翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンのノズル部に設置される静翼に係り、耐久性や信頼性の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンやターボチャージャ等には、主要な構成要素として、燃焼器やコンプレッサ等とともに、遠心型あるいは軸流型のタービンが用いられている。タービンは、燃焼ガスの熱エネルギを運動エネルギに変換して取り出す装置であり、燃焼ガスの流路を画成するタービンケーシングや、燃焼ガスによって回転駆動されるタービンロータ等からなっている。通常、タービンケーシングのノズル部（タービンノズル）には、燃焼器からの燃焼ガスの加速と流れ方向の変換を行う静翼（ノズルガイドベーン）が設置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４（ａ）には、遠心型タービンのノズルリングの縦断面を示す。同図に示すように、ノズルガイドベーン３０は、通常、ノズルリング２２における二重環状の内環２３と外環２４との間に形成されており、断面（破線で示す）が捩れ形状を呈するとともに、下流側（図中、右方）に向けてその肉厚が漸減している。ノズルガイドベーン３０には、前縁３１および後縁３２の上下端（すなわち、内環２３および外環２４との接続部）に応力集中を防ぐためのフィレット（隅Ｒ）３３がそれぞれ形成されている。
【特許文献１】特開２００３−１０６１０３号公報（段落００２０、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスタービンエンジンでは、その運転時に各部の温度が不均一となり、拘束された部材間の熱膨張差に起因する応力（熱応力）が発生することが多い。上述したノズルリング２２の内環２３と外環２４との間に温度差が生じた場合、例えば、図４（ｂ）に示すように、外環２４が内環２３に対して上流側に移動し、ノズルガイドベーン３０の上端側を内側部分に対して上流側に変位させる力が作用することがある。この場合、ノズルガイドベーン３０では、肉厚の小さい後縁３２において、曲率が急変するフィレット３３との接続点Ｐｕ，Ｐｌ近傍に過大な応力集中（図４（ｂ）中に、接続点Ｐｕ，Ｐｌ近傍の等応力線を示す）が起こり、頻回の起動停止が行われると疲労が蓄積する等の問題があった。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、耐久性や信頼性の向上を図ったタービンの静翼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】
【０００６】
請求項１の発明に係るタービンの静翼は、タービンのノズル部に設置される静翼であって、後縁を、その中央部がその両端部に対して上流側に位置するように湾曲させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、静翼の一方の端部を他方の端部に対して変位させる力が作用しても、後縁では、湾曲によって応力が分散されるため、疲労の蓄積等が起こり難くなって耐久性や信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明を適用したタービンの静翼の一実施形態を詳細に説明する。図１は実施形態に係るガスタービン発電機の概略構造図であり、図２は実施形態に係るノズルリングの停止時における要部縦断面図であり、図３は実施形態に係るノズルリングの運転時における縦断面図である。
【０００９】
≪実施形態の構成≫
＜ガスタービン発電機の概略構成＞
ガスタービン発電機１は、駆動力を発生するエンジン部２と、エンジン部２から回転力を与えられる発電部３とからなっている。エンジン部２は、反発電部側の端面が概ね閉じたアウタハウジング４と、アウタハウジング４内に同軸的に受容されて燃焼室５を画成するインナハウジング６とを有している。これらアウタハウジング４とインナハウジング６との間には、吸気通路７、燃焼ガス通路８、および熱交換器９などが設けられている。
【００１０】
エンジン部２には、外気を吸入・圧縮するコンプレッサインペラ１０と、燃焼ガス流で回転駆動されるタービンロータ１１とが、互いに同軸的に設けられている。タービンロータ１１の上流（タービンノズル）には、燃焼ガスを整流するノズルガイドベーン（静翼）２１が設けられている。その他、コンプレッサインペラ１０やタービンロータ１１にはディフューザやステータベーン等が付設されているが、これらの図示は省略する。
【００１１】
発電部３は、略円筒形をなすハウジング１２と、ハウジング１２内にコンプレッサインペラ１０ならびにタービンロータ１１と同軸的に受容されたステータコイル１３とを有している。ステータコイル１３の空芯部には、コンプレッサインペラ１０ならびにタービンロータ１１と同軸且つ一体をなすロータシャフト１４が挿通されている。このロータシャフト１４は、ステータコイル１３の空芯部に対応する位置に設けられた永久磁石片装着部１５と、永久磁石片装着部１５の軸方向両側に設けられた２つのジャーナル部１６・１７との３つの部分に大別され、コンプレッサインペラ１０側のジャーナル部１７には、スラストプレート１８が一体的に設けられている。
【００１２】
２つのジャーナル部１６・１７とスラストプレート１８とは、ハウジング１２に一体的に設けられた空気浮揚式のラジアル軸受１９とスラスト軸受２０とにより回転自在に支持されている。
【００１３】
＜ノズルガイドベーン＞
図２に示すように、ノズルガイドベーン３０は、ノズルリング２２における二重環状の内環２３と外環２４との間に形成されており、断面（破線で示す）が捩れ形状を呈するとともに、下流側（図中、右方）に向けてその肉厚が漸減している。本実施形態のノズルガイドベーン３０では、前縁３１が直線的に形成される一方、後縁３２はその中央部（図２中に、中点Ｐｃを示す）がその上下端（内環２３および外環２４との接続部）に対して上流側に位置するように湾曲している。ノズルガイドベーン３０には、前縁３１および後縁３２の上下端にフィレット（隅Ｒ）３３がそれぞれ形成されているが、上述した後縁３２の湾曲は上下端のフィレット３３に滑らかに（曲率の変化がごく小さくなるように）接続している（図２，図３中に、フィレット３３との接続点Ｐｕ，Ｐｌを示す）。
【００１４】
≪実施形態の作用≫
ガスタービン発電機１が起動されると、エンジン部２に吸入された外気は、コンプレッサインペラ１０によって圧縮されて燃焼室５に流入した後、燃料とともに燃焼されて高温高圧の燃焼ガスとなる。燃焼ガスは、燃焼室５からノズルガイドベーン３０により整流されてタービンロータ１１に供給され、タービンロータ１１のブレードに衝突してタービンロータ１１を回転駆動する。ガスタービン発電機１の暖機過程、あるいは定常運転時において、ノズルリング２２の内環２３と外環２４との間に温度の不均一による熱膨張差が生じ、図３に示すように、外環２４が内環２３に対して上流側に移動し、ノズルガイドベーン３０の外側部分を内側部分に対して上流側に変位させる力が作用することがある。しかしながら、本実施形態のノズルガイドベーン３０では、肉厚の小さい後縁３２において、その中央部が上下端に対して上流側に位置するように湾曲し、かつその湾曲が上下端のフィレット３３に滑らかに接続するように設定されているため、応力が後縁３２の全体に分散されて（図４中に等応力線を示す）、従来装置のような応力集中が起こらなくなってノズルガイドベーン３０の耐久性や信頼性を高めることができた。
【００１５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態はガスタービン発電機のノズルガイドベーンに本発明を適用したものであるが、ターボチャージャのノズルガイドベーン等に本発明を適用してもよい。また、静翼の湾曲についても、楕円弧や放物線等、種々の形態が採りえる。その他、ガスタービン発電機の具体的構成や静翼の支持形態等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るガスタービン発電機の概略構造図である。
【図２】実施形態に係るノズルリングの停止時における要部縦断面図である。
【図３】実施形態に係るノズルリングの運転時における縦断面図である。
【図４】従来のノズルガイドベーンを備えたノズルリングの縦断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１      ガスタービン発電機
２２    ノズルリング
２３    内環
２４    外環
３０    ノズルガイドベーン
３１    前縁
３２    後縁
３３    フィレット
【図１】
2006242126.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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