(57)【要約】【課題】圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気とともに燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動するタービンとを備えたガスタービンにおいて、金型設計工数の低減、溶接工数の低減、及び分割工数の低減を図ることができる燃焼器部品を有するガスタービンを提供する。【解決手段】燃焼器部品の内側表面形状をオフセットさせた表面を有するマンドレル１０２と、燃焼器部品の外側表面形状をオフセットさせた表面を有する外型１０３ａ、１０３ｂを同心にて配置した１組の金型の隙間に、板材を円弧状に丸めた素材１０１ｂを、前記金型の軸方向にプッシャ１０４で押込んで製造するトランジションピース１０１ｄを備えたガスタービン。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気とともに燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動するタービンとを備えたガスタービンにおいて、前記ガスタービンの燃焼器を構成する内筒のトランジションピースと外筒のフロースリーブのうち、内筒のトランジションピースの入口断面形状が略真円であり、その反対側の出口断面形状は長辺が円弧で短辺が直線の略矩形形状であり、該燃焼器の稜線及び該稜線の１８０°部にそれぞれ溶接線を有し、かつ該溶接線を境に面対称形状の２部品で構成されているトランジションピースを備えたことを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気とともに燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動するタービンとを備えたガスタービンにおいて、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動するタービンとを備えたガスタービンにおいて、前記ガスタービンの燃焼器を構成する内筒のトランジションピースと外筒のフロースリーブのうち、内筒のトランジションピースの入口断面形状が略真円であり、その反対側の出口断面形状は長辺が円弧で短辺が直線の略矩形形状であり、該記燃焼器を構成するトランジションピース並びにフロースリーブを稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品をプレス成形でそれぞれ製造した後、前記稜線及び該稜線の１８０°部で溶接することを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のガスタービンの製造方法において、前記燃焼器を構成するトランジションピースを稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品を内面部をパンチで、外面部をダイにより板材をプレス成形し、前記ダイが前記パンチの下降に伴い幅方向へ移動して、形状転写することを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項４】
請求項２記載のガスタービンの製造方法において、前記燃焼器を構成するトランジションピースを稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品を内面部をパンチで、外面部をダイにより板材をプレス成形し、前記パンチが下降に伴い幅方向へ広がり、形状転写することを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のガスタービンの製造方法において、パンチ先端部に弾性体を取り付け、パンチに荷重を負荷することで該弾性体に変形を与えて、板材をダイに転写させることを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項６】
ガスタービンの製造方法であって、燃焼器部品の内側表面形状をオフセットさせた表面を有するマンドレルと、前記燃焼器部品の外側表面形状をオフセットさせた表面を有する外型を同心にて配置した１組の金型の隙間に、板材を円弧状に丸めた素材を前記金型の軸方向に押込むことを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のガスタービンの製造方法において、素板から素材を切り抜く工程と、前記素材を前記円弧状に丸めた素材に加工する工程と、前記円弧状に丸めた素材を前記外型および前記マンドレルの間にプッシャで押込み、押込み加工中の素材を経て三次元複雑形状に加工された素材を加工する工程と、前記三次元複雑形状に加工された素材から前記外型および前記マンドレルを取り外す工程と、前記三次元複雑形状に加工された素材の周方向端面を接続し、管状の三次元複雑形状に加工された素材を加工する工程からなることを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項８】
請求項６記載のガスタービンの製造方法において、前記込み加工中の素材の未成形部を前記外型および前記マンドレルで拘束することを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項９】
請求項６記載のガスタービンの製造方法において、部分的な半径方向の厚さ増加部を有するプッシャを用いることを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項１０】
請求項６記載のガスタービンの製造方法において、前記外型あるいは前記マンドレルの少なくとも一方の、周方向の任意の位置にニゲを設けることを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項１１】
請求項６記載のガスタービンの製造方法において、前記円弧状に丸めた素材を前記外型および前記マンドレルの間に前記プッシャで押込み、前記押込み加工中の素材を経て前記三次元複雑形状に加工された素材を加工する工程では、前記マンドレルが一体構造であり、前記三次元複雑形状に加工された素材から前記外型および前記マンドレルを取り外す工程では、前記マンドレルを分割した状態で前記マンドレルを取り出すことを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のガスタービンの製造方法において、前記マンドレルが中空構造で、周方向に少なくとも４分割されたマンドレル周方向構成部材が、マンドレル保持部材により締結され、締結状態を解除することにより分割可能であることを特徴とするガスタービンの製造方法。
【請求項１３】
接合線が１本であり、最大板厚減少率が１０％以下であるガスタービン燃焼器部品備えていることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を圧縮して圧縮空気を作る圧縮機、圧縮空気に燃料を投入して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスを生み出す燃焼器と、燃焼ガスをタービン翼で受けて回転するタービンで構成されるガスタービンにおいて、製造工数低減とコスト低減を実現するための前記ガスタービンを構成する燃焼器部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスタービンの燃焼器を構成する内筒のトランジションピースと外筒のフロースリーブのうち、内筒のトランジションピース２０は、図９に示すように、上下分割構造であり、出口１８の断面形状の短辺の分割線１４，１５を有するような背側１１と腹側１２のそれぞれをプレス成形した後前記背側１１及び腹側１２を、端部１４、１５を合せるように組み合わせて、図１０に示すように、該分割線１４，１５の位置を溶接線１３により一体構造化して、燃焼器部品２０を製作し、トランジションピースがフロースリーブ内に配置された構造の燃焼器を形成している。
【０００３】
このように従来の燃焼器部品２０は形状が全く異なる背側１１と腹側１２をそれぞれプレス成形したものであり、該背側１１と該腹側１２に応じた金型設計が必要であり、溶接線１３も三次元ラインとなっている。
【０００４】
従来例の燃焼器部品２０の断面周長は各断面で一定ではないため、溶接線が三次元形状となる。このため、組合せの工数が大きくなり、また、溶接線が三次元なため、自動化が困難であり、溶接工数も増大し、さらには、組合せ後の形状精度が悪いために修正工数が必要となり、製造コスト製造リードタイムが大きくなる。
【０００５】
さらに、背側と腹側は形状が全く異なるため、それぞれの金型設計に多大なる時間を要す。また、溶接の自動化を図るために、前記背側と腹側の溶接線を直線にして、自由度を１つ拘束した構造もみられるが、前記背側あるいは腹側のプレス成形において、局所的な減肉や端部にしわが発生するという不良現象が発生したり、プレス成形後に組合せ部の端部をそろえる追加工が必要となり、製造工数増加が生じていた。
【０００６】
また、さらに、外筒であるフロースリーブは、背側と腹側を溶接して一体化した後に、稜線で再度左右に分割して開閉可能とする構造となっている。
【０００７】
そこで、分割位置を背側と腹側でなく、左側と右側にすることで稜線に対して面対称構造として、金型設計工数の低減を図ると同時に、溶接線の自由度を１つ拘束することで自動化の実現を可能とすることが望ましい。
【０００８】
特許文献１には、上記に説明した従来例の燃焼器部品が開示されており、特許文献２には、車体パネルの製造方法が開示されており、特許文献３には、ガスタービン燃焼器の尾筒外筒を複数個に分割し、外筒分割片を固定部材と結合部材で一体化する技術が開示され、特許文献４には、対称形のものを溶接して異形断面をもつ多角形環状体部品を形成する技術が開示されている。特許文献５には、湾曲成形後のパイプをこの湾曲成形後のパイプと同一半径・同一曲率半径を有する湾曲円柱状のノックアウトパンチで押し出すようにしたことが開示されている。特許文献６には、一枚の金属板からその両側縁が上面側の中央部で突き合わされるように折り曲げて形成し、前記金属板の突合せ部分を上面の中央部で長さ方向に沿う一本の溶接線で接続した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公開２００２／００７３７８８号
【特許文献２】特開２００２−１０２９７９号公報
【特許文献３】特開２００４−２４５４６０号公報
【特許文献４】特開２００４−２０２５４４号公報
【特許文献５】特公平６−７１６３０号公報
【特許文献６】実用新案登録第３１３７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前記ガスタービンを構成するトランジションピース及びフロースリーブの構造は単純に略真円の入口断面形状を押出して略矩形の出口断面形状にしたものではなく、入口断面形状の中心と出口断面形状の中心は一致しておらず、さらに背側部分は稜線を有しており、かつ該稜線に沿った各断面の周長が一定ではない。そのため、通常の雄型及び雌型を用いて、素板をプレス成形しようとした場合は、雄型と雌型が干渉してしまい、成形が成り立たないという課題がある。
【００１１】
また、前記干渉を避ける方法として、可動金型が考えられる。該可動金型としては、アンダーカットを形成するためにプレス方向とは９０°異なる横方向に油圧シリンダを配置して、プレス機の主油圧シリンダによる成形後に成形端部を内側に曲げ成形する１プレス２工程成形があるが、加圧軸（油圧シリンダ）を縦、横それぞれに配置する必要があり、成形設備として大形化してしまう。
【００１２】
前記特許文献５のパイプ曲げ加工法では、パイプ横断面の寸法や形状を変化させることができない。このようなパイプの曲げ加工法では、例えば、部分的にパイプの直径を大きくさせたり、細くさせたりすることができない。また、このようなパイプの曲げ加工法では、例えば、部分的に断面形状を丸形状から四角形状へ加工することができない。
【００１３】
前記特許文献６のガスタービンのトランジションピースでは、金型を用いたプレス加工により折り曲げて成形しているため、生産効率が悪いという課題がある。具体的には、複数回のプレス加工が必要であるとともに、複雑な三次元曲面を成形するために、プレス成形時にしわが発生し、形状を修正する作業が必要である。
【００１４】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガスタービン部品において、金型設計工数を低減し、溶接工数並びにフロースリーブの分割工数を低減することで製造リードタイム並びに製造コスト低減を実現できるガスタービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のガスタービンは、燃焼器を構成する内筒のトランジションピースと外筒のフロースリーブのうち、内筒のトランジションピースの入口断面形状が略真円であり、その反対側の出口断面形状は長辺が円弧で短辺が直線の略矩形形状であり、該トランジションピースの稜線及び該稜線の１８０°部にそれぞれ溶接線を有し、かつ該溶接線を境に面対称形状の２部品で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記トランジションピースの入口断面形状が略真円であり、その反対側の出口断面形状は長辺が円弧で短辺が直線の略矩形形状であり、該記トランジションピースを稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品をプレス成形でそれぞれ製造した後、前記稜線及び該稜線の１８０°部で溶接して製造することを特徴とする。
【００１７】
また、前記トランジションピースを稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品を内面部をパンチで、外面部をダイにより板材をプレス成形し、前記ダイが前記パンチの下降に伴い幅方向へ移動して、形状転写して製造することを特徴とする。
【００１８】
またさらに、前記トランジションピースを稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品を内面部をパンチで、外面部をダイにより板材をプレス成形し、前記パンチが下降に伴い幅方向へ広がり、形状転写して製造することを特徴とする。
【００１９】
またさらに、パンチ先端部に弾性体を取り付け、パンチに荷重を負荷することで該弾性体に変形を与えて、板材をダイに転写して製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃焼器の主要部品であるトランジションピースの稜線及び該稜線の１８０°部にそれぞれ溶接線を有し、かつ該溶接線を境に面対称形状の２部品で構成されており、該稜線及び該稜線の１８０°部を対称面として、面対称形状の２部品をプレス成形でそれぞれ製造した後、前記稜線及び該稜線の１８０°部で溶接することで、金型設計工数の低減、溶接工数の低減、並びにフロースリーブの分割工数低減を図ることで、製造時間短縮と製造コストの低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施例１の稜線を対称面として分割した状態の燃焼器部品である。
【図２】図２は本発明の実施例１の稜線を対称面として組み合わせて溶接した燃焼器部品である。
【図３】図３は本発明の燃焼器部品を適用するガスタービンの概要図である。
【図４】図４は本発明の燃焼器部品を適用するガスタービンの燃焼器部分の拡大図である。
【図５】図５は本発明の実施例２の稜線を対称面として分割した燃焼器部品のプレス成形品である。
【図６】図６は稜線を対称面として分割した燃焼器部品のプレス成形金型（成形不可）の参考例である。
【図７】図７は本発明の実施例３の稜線を対称面として分割した燃焼器部品のプレス成形金型（可動金型）である。
【図８】図８は本発明の実施例３の可動金型構造の断面図である。
【図９】図９は従来例の水平分割した状態の背側並びに腹側の燃焼器部品である。
【図１０】図１０は従来例の水平分割した状態の背側並びに腹側の燃焼器部品を組み合わせて溶接した燃焼器部品である。
【図１１】図１１は生産効率の高いガスタービン燃焼器部品の製造方法とその流れの例であり、（ａ）は素板から素材１ａを切り抜く工程、(ｂ)は素材１０１ａを円弧状に丸めた素材１０１ｂに加工する工程、（ｃ）は円弧状に丸めた素材１０１ｂを外型１０３ａ、１０３ｂおよびマンドレル１０２の間にプッシャ１０４で押込み、押込み加工中の素材１０１ｃを経て三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄを加工する工程、（ｄ）は三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄから外型１０３ａ、１０３ｂおよびマンドレル１０２を取り外す工程、（ｅ）は三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの周方向端面１１１を接続し、管状の三次元複雑形状に加工された素材１０１ｅを加工する工程の例である。
【図１２】図１２は素板から切り抜いた素材１０１ａの形状の例である。
【図１３】図１３は素材１０１ａを円弧状に丸める加工の例であり、（ａ）は３つのローラ、（ｂ）は４つのローラ、（ｃ）は２つのローラを用いた例である。
【図１４】図１４は円弧状に丸めた素材１０１ｂの形状の例であり、（ａ）は周方向端面１１１同士が向かい合った状態、（ｂ）は周方向端面１１１近傍が長手方向全体にわたって半径方向に重なった状態、（ｃ）は周方向端面１１１近傍が長手方向の一部分で半径方向に重なった状態の例である。
【図１５】図１５は円弧状に丸めた素材１０１ｂを外型１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄおよびマンドレル１０２、１０２ｂの間にプッシャ１０４で押込み、押込み加工中の素材１０１ｃを経て三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄを加工する工程の例である。
【図１６】図１６は図１５記載の断面Ａの例である。
【図１７】図１７は図１５記載の断面Ｂの例である。
【図１８】図１８はマンドレル２の構造の例であり、（ａ）はマンドレル１０２全体を表す斜視図、（ｂ）はマンドレル１０２の長手方向断面、（ｃ）は（ｂ）記載の断面Ｃの例である。
【図１９】図１９は三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの周方向端面１１１を接続し、管状の三次元複雑形状に加工された素材１０１ｅを加工する例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るガスタービンの実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２３】
図３は本発明の燃焼器部品を適用するガスタービンの概要図である。図３において、吸気３７により空気を取り込み、圧縮機３２により、前記空気を圧縮して圧縮空気を作る。前記圧縮空気に燃焼器３１により燃料を投入して燃焼させて高温、高圧の燃焼ガスを生み出す。前記燃焼ガスをタービン３０のタービン翼で受けて軸を回転させ、ガスは排気３６される。前記軸の回転を減速機３４、起動装置３５を介して、発電機３８を稼働させる。
【００２４】
図４は本発明の燃焼器部品を適用するガスタービンの燃焼器部分の拡大図である。図４において、予混合燃焼ノズル４６、予混合器４５、拡散燃焼ノズル４４により、圧縮空気に燃料を投入して、燃焼器ライナ４３にて高温高圧の燃焼ガスを生み出し、トランジションピース４１にて前記燃焼ガスをタービン３０へ送り込む。前記燃焼器ライナ４３及びトランジションピース４１はフロースリーブ４２に包まれる構造となっている。前記燃焼器３１は圧縮機３２並びにタービン３０の軸の周方向に対して複数個配置される。
【００２５】
したがって、トランジションピース４１及びフロースリーブ４２のタービン側断面形状は略矩形であるが、複数個配置したときに円弧に倣うように、前記矩形の長辺は曲率を有しており、軸から遠い方の辺は曲率半径が大きくなる。また、短辺もお互いが並行ではなく、軸に対して放射状をなすように、傾きを有している。
【００２６】
従来のトランジションピース４１並びにフロースリーブ４２は、図２に示すように上下分割構造であり、背側１１と腹側１２をそれぞれプレス成形により成形した後、前記背側１１及び腹側１２を、端部１４、１５を合せるように組み合わせて、図４に示すように溶接線１３により一体構造化して、燃焼器部品２０を製作し、トランジションピース４１並びにフロースリーブ４２としている。
【００２７】
このように従来の燃焼器部品２０は形状が全く異なる背側１１と腹側１２をそれぞれプレス成形したものであり、該背側１１と該腹側１２に応じた金型設計が必要であり、溶接線１３も三次元ラインとなっている。
【実施例１】
【００２８】
図１及び図２に、本発明の実施例１の稜線分割構造の概要を示す。従来の燃焼器部品２０とは分割位置が９０°位相した構造であり、稜線を対称面として、稜線対称半割成形品（右側）１と前記稜線対称半割成形品（右側）と対になる稜線対称半割成形品（左側）２をそれぞれプレス成形により成形した後、前記稜線対称半割成形品（右側）１及び前記稜線対称半割成形品（右側）と対になる稜線対称半割成形品（左側）２を端部４、５を合せるように組み合わせて、図２に示すように溶接線３により一体構造化して、燃焼器部品１０を製作し、トランジションピース１０としている。
【００２９】
このように本発明の燃焼器のトランジションピース１０では、稜線対称半割成形品（右側）１と前記稜線対称半割成形品（右側）と対になる稜線対称半割成形品（左側）２が形状としては同じであるため、金型設計は１つでよく、また、稜線に対して対称なため、溶接線３は高さ方向さえ制御できればよいので、自動化も容易である。
【実施例２】
【００３０】
図５に稜線対称半割成形品（右側）１と対になる稜線対称半割成形品（左側）２のプレス成形品を示す。このように入口（燃焼器）側形状９は略半円であるが、出口（タービン）側８は略角形状であるが、ほぼ曲げ変形により成形可能であるため、素材形状、寸法を適正化することで、組合せ端部４、５の精度を確保する。
【００３１】
また、ここでは、稜線対称半割成形品（右側）１と対になる稜線対称半割成形品（左側）２を示しているが、稜線対称半割成形品（右側）１も同様である。
【００３２】
図６に従来の雄型と雌型を用いて前記稜線対称半割成形品（右側）１と対になる稜線対称半割成形品（左側）２をプレス成形するときの金型構造の参考例を示す。
【００３３】
図６において、雄型５１と雌型５５に素板５０を転写させて成形するものであるが、入口（燃焼器）側形状５４及び５９は略半円であり、問題はないが、出口（タービン）側形状５２及び５８は、図中６０の箇所で雄型５１と雌型５５が干渉してしまい、成形不可である。
【実施例３】
【００３４】
図７に稜線対称半割成形品（右側）１と対になる稜線対称半割成形品（左側）２をプレス成形時の可動金型の概要を示す。雌型を分割線７３に対して、左雌型７１と右雌型７２に分割する。プレス成形初期は、左雌型７１と右雌型７２を離しておき、雄型チ５１の下降にともない、左雌型７１と右雌型７２を幅方向に移動させて、最終的な成形終了時点では、図６の雌型５５と同じにする。
【００３５】
図８に稜線対称半割成形品（右側）１と対になる稜線対称半割成形品（左側）２をプレス成形における可動タイプの雄型及び雌型を用いたプレス金型構想断面図を示す。
【００３６】
成形品８０は燃焼器部品の出口（タービン）側断面形状を模擬している。雄型はスライド取り付け金型８１に対して、テーパ雄型８５が直接取り付き、上型バネを介して可動右雄型８２と可動左雄型８３が取り付く。
【００３７】
該可動右雄型８２と該可動左雄型８３は、テーパ雄型８５と接する面がテーパ状になっており、該テーパの対面は成形品８０の内面形状と同じである。前記テーパ雄型８５と前記可動右雄型８２と前記可動左雄型８３のテーパ部により、スライド面下降により前記可動右雄型８２と前記可動左雄型８３が幅方向に広がる機構となる。
【００３８】
一方、雌型は、ボルスタ取り付け金型９１に対して、テーパ左雌型９５とテーパ右雌型９６が固定されている。また、下型バネ９４を介して、可動右雌型９２と可動左雌型９３が取り付く。該可動右雌型９２と該可動左雌型９３は、前記テーパ左雌型９５と前記テーパ右雌型９６のテーパ部と接する面がテーパ状になっており、該テーパの対面は成形品８０の外面形状と同じである。
【００３９】
プレススライド面の下降にともない、前記テーパ左雌型９５と前記テーパ右雌型９６のテーパ部により、前記テーパ左雌型９５と前記テーパ右雌型９６幅方向に狭ばる機構となる。これにより、プレス成形にともない、燃焼器部品の出口（タービン）側断面形状を成形する。また、上型バネ８４、下型バネ９４並びに各金型のテーパ構造により、プレススライド上昇にともない、容易に成形品８０を取り出すことができる。
【００４０】
このほかに、図８における上型バネを介して可動右雄型８２と可動左雄型８３の代わりに弾性体（ゴムなど）を用いることで、プレス下降にともない、該弾性体を圧縮変形させ、成形品８０の内面から前記テーパ左雌型９５と前記テーパ右雌型９６の形状に転写することができる。
【実施例４】
【００４１】
本実施例では、生産効率の高いガスタービンの燃焼器部品の製造方法の例を説明する。
【００４２】
図１１は、生産効率の高いガスタービン燃焼器部品の製造方法とその流れの例である。素板から素材１０１ａを切り抜く工程（図１１（ａ））と、素材１０１ａを円弧状に丸めた素材１０１ｂに加工する工程（図１１（ｂ））と、円弧状に丸めた素材１０１ｂを外型１０３ａ、１０３ｂおよびマンドレル１０２の間にプッシャ１０４で押込み、押込み加工中の素材１０１ｃを経て三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄを加工する工程（図１０１（ｃ））と、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄから外型１０３ａ、１０３ｂおよびマンドレル１０２を取り外す工程（図１１（ｄ））と、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの周方向端面１１１を接続し、管状の三次元複雑形状に加工された素材１０１ｅを加工する工程（図１１（ｅ））、からなる。
【００４３】
図１２は、素板から切り抜いた素材１０１ａの形状の例である。本図では長手方向端面１１２を直線とし、周方向端面１１１を曲線としているが、長手方向端面１１２が曲線で構成されても、周方向端面１１１が直線で構成されても構わない。三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄにおいて、周方向端面１１１近傍で半径方向に重なる場合、管状の三次元複雑形状に加工する工程の前に、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの端面１１１を切断し、周方向端面１１１同士が向かい合い、ほぼ一致するようにする加工を行う。また、周方向端面１１１同士が向かい合い、ほぼ一致するような素材１０１ａの形状とすることによって、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの端面１１１を切断する工程を省略することができるとともに、材料の歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
素板の材質は耐熱合金で、例えば、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバルト基合金、からなる。素板から素材１０１ａを切り抜く工程では、例えば、せん断加工、ワイヤーカット、レーザ切断、ウォータージェット、あるいは機械加工などによって所望の形状に切抜く。
【００４５】
図１３は、素材１０１ａを円弧状に丸める加工の例である。上ローラ１２２と下ローラ１２３は各ローラ１２２、１２３の中心に対して回転自在であり、上ローラ１２２と下ローラ１２３は紙面上下方向に相対的に移動自在である。上ローラ１２２あるいは下ローラ１２３の少なくとも１つのローラを強制的に回転させて素材１０１ａを周方向に送るとともに、上ローラ１２２と下ローラ１２３の相対的な位置を紙面上下方向に縮めることで素材１０１ａに曲げモーメントを付与し、連続的に素材１０１ａを円弧状に加工する。ローラの構成は、例えば、上ローラ１２２が１つで下ローラ１２３が２つの合計３つ（図１３（ａ））であったり、上ローラが１つで下ローラ１２３が２つと押さえローラ１２４が１つの合計４つ（図１３（ｂ））であったり、上ローラが１つで下ローラ１２３が１つの合計２つ（図１３（ｃ））であったりする。ただし、上ローラが１つで下ローラが１２３が１つの合計２つのローラで加工する場合、下ローラ１２３の表面は例えばゴムなどの弾性体として、曲げモーメントを付与する必要がある。
【００４６】
図１４は、円弧状に丸めた素材１０１ｂの形状の例である。円弧状に丸めた素材１０１ｂの形状は、周方向端面１１１同士が向かい合った状態（図１４（ａ））であっても、周方向端面１１１近傍が長手方向全体にわたって半径方向に重なった状態（図１４（ｂ））であっても、周方向端面１１１近傍が長手方向の一部分で半径方向に重なった状態（図１４（ｃ））などであっても良い。
【００４７】
図１５は、円弧状に丸めた素材１０１ｂを外型１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄおよびマンドレル１０２、１０２ｂの間にプッシャ１０４で押込み、押込み加工中の素材１０１ｃを経て三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄを加工する工程の例である。例えば、押込み加工中の素材１０１ｃの半径方向の変形量が大きかったり、外型１０３ａ、１０３ｂとマンドレル１０２の間のクリアランスが小さかったりして、プッシャ１０４によって押込む力が大きい場合、押込み加工中の素材１０１ｃの未成形部を外型１０３ｃ、１０３ｄおよびマンドレル１０２ｂで拘束することにより、押込み加工中の素材１０１ｃの座屈を防ぐことができる。外型１０３ａと外型１０３ｃ、外型１０３ｂと外型１０３ｄ、マンドレル１０２とマンドレル１０２ｂ、がそれぞれ長手方向に２分割されているが、必ずしも２分割でなくても良く、それぞれ長手方向に一体であったり、長手方向に３分割以上であったりしても良い。
【００４８】
一方、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄが比較的単純な場合は、図１１（ｃ）に示すように、外型１０３ｃ、１０３ｄの長手方向長さを短くすることができ、金型の使用材料の低減を図ることができる。また、プッシャ１０４における円弧状に丸めた素材１０１ｂの長手方向端面１１２と接する位置において、円弧状に丸めた素材１０１ｂの形状に対応させた溝１２５をつけておくことにより、円弧状に丸めた素材１０１ｂの端部の剛性を増加させ、座屈の発生を低減させることができる。
【００４９】
図１６は、図１５記載の断面Ａの例である。プッシャ１０４の横断面形状を例えば、図１６に示すように、部分的な半径方向の厚さ増加部１２１を設けることにより断面２次モーメント大きくし、プッシャ１０４ａの座屈を防ぐことができる。なお、部分的な半径方向の厚さ増加部１２１の形状と数は任意で良いが、外型１０３ｃ、１０３ｄに部分的な半径方向の厚さ増加部１２１の形状と数に対応した溝１２５を設ける必要がある。外型１０３ｃ、１０３ｄを紙面上下方向に２分割されているが、必ずしも２分割でなくても良く、３分割以上であっても良い。
【００５０】
図１７は、図１５記載の断面Ｂの例である。押込み加工中の素材１０１ｃの端面１１１の近傍となる外型１０３ｂの一部にニゲ１２６を設けることで、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの板厚変化を抑えることができる。ここで、ニゲ１２６とは素材１０１ｂの重なりによる変形を抑制するための逃げ部を意味する。図１７では、その紙面に垂直な方向に設けられた台形状の溝であり、その形状に限定されるものではない。円弧状に丸めた素材１０１ｂの端面１１１がつながっている状態、つまり、円筒状の素管を用いた場合では、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの形状に依存して周長が長手方向で変わるため、それに応じて板厚も変化する。使用用途を考えると、板厚が増加する方向は安全側であるため問題とならないが、板厚が減少する方向はできるだけ小さくしたいという課題がある。
【００５１】
円弧状に丸めた素材１０１ｂの端面１１１がつながっていないことによって、周方向に張力が発生せず、板厚の減少を抑制できる。板厚の減少率は１０％以下が望ましい。押込み加工中の素材１０１ｃの押込み先端側の長手方向端面１１２の周長が、押込みに従い短くなる場合、周長の減少に応じて板厚が増加するため外型１０３ｂの一部にニゲ１２６を設けることは不要である。
【００５２】
しかし、押込み加工中の素材１０１ｃの押込み先端側の長手方向端面１１２の周長が、押込みに従い部分的にでも長くなる場合、外型１０３ｂの一部にニゲ１２６を設けていないと、周方向に張力が作用しないため、短くなった周長のままであり、部分的に隙間が生じてしまう。外型１０３ｂの一部にニゲ１２６を設け、周方向の圧縮を抑制することで、部分的な隙間の発生を抑制することができる。また、周方向圧縮力を低減させることによりプッシャ１０４によって押込む力を小さくすることができ、押込み加工中の素材１０１ｃの座屈を抑制することができる。
【００５３】
図１５では、外型１０３ｂにニゲ１２６を設けているが、外型１０３ａにニゲ１２６を設けても良く、あるいは、マンドレル１０２にニゲ１２６を設けても良く、ニゲ１２６の位置は、外型１０３ａ、１０３ｂあるいはマンドレル１０２の周方向任意の位置で良い。
【００５４】
外型１０３ａ、１０３ｂについては、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄを取り外すため、横断面において少なくとも２分割とする必要がある。さらに、２分割とする場合、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの形状によっては、任意の分割位置では、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの形状が引っかかり、外型１０３ａ、１０３ｂを外すことができないため、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの横断面最大幅の部分を長手方向につないだ線で分割する必要がある。なお、マンドレル１０２の分割構造については後述する。
【００５５】
図１８は、マンドレル１０２の構造の例である。三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの形状によっては、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄとマンドレル１０２が幾何学的に干渉し、一体構造のままのマンドレル１０２を引き抜くことはできない。
【００５６】
そこで、例えば図１８に示すように、マンドレル１０２を中空構造とし、周方向に４分割したマンドレル周方向構成部材１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈをマンドレル保持部材１０２ｃ、１０２ｄで締結した状態で三次元複雑形状に加工し、その後、マンドレル周方向構成部材１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈとマンドレル保持部材１０２ｃ、１０２ｄとの締結状態を解除し、マンドレル保持部材１０２ｃ、１０２ｄの少なくとも一方を取り外し、マンドレル周方向構成部材１０２ｅを外した後マンドレル周方向構成部材１０２ｈを外すか、マンドレル周方向構成部材１０２ｈを外した後マンドレル周方向構成部材１０２ｅを外すかし、マンドレル周方向構成部材１０２ｆ、１０２ｇを外すことで、マンドレル１０２を引き抜くことができる。
【００５７】
マンドレル周方向構成部材１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈとマンドレル保持部材１０２ｃ、１０２ｄの締結は、例えば、ボルト締結などの着脱容易な締結が望ましい。マンドレルを中空構造にすることにより、使用素材量の低減と、マンドレルの重量を軽くすることによる作業性の向上を図ることができる。
【００５８】
また、図１５では、マンドレル周方向構成部材１０２ｅ、１０２ｈの幅を長手方向に一様としているが、幅を徐々に広くあるいは狭くしてもよい。このことにより、マンドレル周方向構成部材１０２ｅ、１０２ｈとマンドレル周方向構成部材１０２ｆ、１０２ｇ間の面圧が高い場合でも、マンドレル周方向構成部材１０２ｅ、１０２ｈの長手方向への引き抜きが容易となる。
【００５９】
図１９は、三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの周方向端面１１１を接続し、管状の三次元複雑形状に加工された素材１０１ｅを加工する例である。三次元複雑形状に加工された素材１０１ｄの周方向端面１１１同士をつき合わせた状態で接続する。接続する方法としては、例えば、レーザ溶接、アーク溶接、ガス溶接、抵抗溶接、摩擦攪拌接合などがある。
【００６０】
接合線１１１ｂの位置は、必ずしも図１９に示す位置でなくて良く、接合の容易な位置、例えば、長手断面の凹凸の少ない位置とするのが良い。また、接合線１１１ｂは接合の容易な位置であれば、必ずしも長手方向に直線でなくても良く、らせん状のような曲線であっても良い。
【００６１】
接合線１１１ｂの位置は、素材１０１ａの形状や、円弧状に丸めた素材１０１ｂを外型１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄおよびマンドレル１０２、１０２ｂの間にプッシャ１０４で押込む際の周方向端面１１１の周方向の位置を変えることで、任意に設定することができる。
【００６２】
本発明は、断面形状がオーバーハングしているような構造に対して、プレス加工を可能として、製造リードタイム短縮を実現できる。
【００６３】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  稜線対称半割成形品（右側）
２  稜線対称半割成形品（左側）
３  溶接線
４  稜線と１８０°反対部の端部
５  稜線端部
８  入口（燃焼器側）端部
９  出口（タービン側）端部
１０  稜線分割形トランジションピース
２０  上下分割形トランジションピース
３０  タービン
３１  燃焼器
３２  圧縮機
３４  減速機
３５  起動装置
３６  排気
３７  吸気
３８  発電機
４１  トランジションピース
４２  フロースリーブ
４３  燃焼器ライナ
４４  拡散燃焼ノズル
４５  予混合器
４６  予混合燃焼ノズル
５０  素板
５１  雄型
５２  出口（タービン）側形状
５４  入口（燃焼器）側形状
５５  雌型
５８  出口（タービン）側形状
５９  入口（燃焼器）側形状
６０  干渉箇所
７１  左雌型
７２  右雌型
７３  分割線
８０  成形品
８１  スライド取り付け金型
８２  可動右雄型
８３  可動左雄型
８５  テーパ雄型
９１  ボルスタ取り付け金型
９２  可動右雌型
９３  可動左雌型
９４  下型バネ
９５  テーパ左雌型
９６  テーパ右雌型
１０１ａ  素材
１０１ｂ  円弧状に丸めた素材
１０１ｃ  押込み加工中の素材
１０１ｄ  三次元複雑形状に加工された素材
１０１ｅ  管状の三次元複雑形状に加工された素材
１０２、１０２ｂ  マンドレル
１０２ｃ、１０２ｄ  マンドレル保持部材
１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈ  マンドレル周方向構成部材
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ  外型
１０４  プッシャ
１１１  周方向端面
１１１ｂ  接合線
１１２  長手方向端面
１２１  部分的な半径方向の厚さ増加部
１２２  上ローラ
１２３  下ローラ
１２４  押さえローラ
１２５  溝
１２６  ニゲ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2011242115.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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