(57)【要約】【課題】加工を容易に行うことができ円筒部材に形成された加工穴に対する応力集中を低減する。【解決手段】円筒部材１０に形成された加工穴１の周方向の側部において加工穴１の深さ方向に凹む凹部２が形成されており、凹部２は、開口縁の一部が円弧形状の円弧部２ａに形成され、底部が円弧部２ａに沿う部分から円弧形状が開放される開放部２ｂに向けて傾斜面２ｃにより漸次浅く形成され、円弧部２ａが加工穴１に向けて配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部材に形成された加工穴の周方向の側部において前記加工穴の深さ方向に凹む凹部が形成されており、前記凹部は、開口縁の一部が円弧形状に形成され、底部が前記円弧形状に沿う部分から前記円弧形状の開放側に向けて傾斜面により漸次浅く形成され、前記円弧形状の部分が前記加工穴に向けて配置されている、応力低減構造。
【請求項２】
前記凹部は、最も深い深さｈが前記加工穴が形成された前記円筒部材の板厚Ｈの５０％以下の範囲である、請求項１に記載の応力低減構造。
【請求項３】
前記凹部は、前記加工穴の開口縁との最短距離ｄ１が前記加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの５０％以下の範囲である、請求項１または２に記載の応力低減構造。
【請求項４】
前記凹部は、周方向の差し渡し寸法ｄ２が前記加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの１００％以上３００％以下の範囲である、請求項１から３のいずれか１つに記載の応力低減構造。
【請求項５】
前記凹部は、軸方向の差し渡し寸法ｗが前記加工穴の軸方向の差し渡し寸法Ｗの１００％以上３００％以下の範囲であり、前記寸法ｗの範囲の周方向の位置に前記加工穴の前記寸法Ｗが含まれる、請求項１から４のいずれか１つに記載の応力低減構造。
【請求項６】
前記凹部は、前記加工穴の周方向の両側部に配置されている、請求項１から５のいずれか１つに記載の応力低減構造。
【請求項７】
前記凹部は、前記加工穴の周方向の両側部に配置されて、前記加工穴の中心を基準とする対称形状に形成されている、請求項１から５のいずれか１つに記載の応力低減構造。
【請求項８】
前記加工穴は、周方向が長尺の楕円形状に形成されている、請求項１から７のいずれか１つに記載の応力低減構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の加工穴および凹部を有する円筒部材をなす、ガスタービンケーシング。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスタービンケーシングを外郭に備える、ガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力低減構造、応力低減構造を備えるガスタービンケーシングおよびガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ピストンのピンボスにおける円孔の口元に発生する応力集中をなくすため、円孔が設けられた入口面において圧縮荷重が集中する点Ａの近くに円孔の深さ方向にくぼみを設け、圧縮荷重を点Ａの側部に分散させることが示されている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２には、ガスタービンエンジンのケースに設けられた穴に生じるフープ応力を低減するため、穴のフープ方向の両側にパケット（凹部）を設けることが示されている。ポケットは、レーストラック形状を含む円形の外縁を有し、平坦な底部、湾曲した底部、または球形の形状を含むことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４０１１０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０３８９３１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガスタービンなどの回転構造物のケーシングは円筒形状に形成されており、起動時や停止時に生じる温度差により高い熱応力が発生する。また、運転に伴いケーシング内部の圧力は上昇し、円筒形状に対して周方向の引っ張り応力であるフープ応力が発生する。このようなケーシングには、外部部品などを取り付けるための加工穴が形成されている。そして、加工穴は、上述した高い熱応力やフープ応力が起動や停止で繰り返し掛かることから、低サイクル疲労寿命が大幅に低下することとなる。加工穴周りのフープ応力の低減策としては、加工穴近傍の肉厚化が一般的であるが、航空用のガスタービンとしては重量増加を極力抑える観点から好ましくない。
【０００６】
特許文献２には、上述したようにガスタービンエンジンのケースに設けられた穴に生じるフープ応力を低減する工夫が施されることは示されているが、当該特許文献２に示されるような平坦な底部、湾曲した底部、または球形の形状のポケットは、加工性が悪く高コストとなる問題がある。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、加工を容易に行うことができ円筒部材に形成された加工穴に対する応力集中を低減することのできる応力低減構造、ガスタービンケーシングおよびガスタービン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】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る応力低減構造は、円筒部材に形成された加工穴の周方向の側部において前記加工穴の深さ方向に凹む凹部が形成されており、前記凹部は、開口縁の一部が円弧形状に形成され、底部が前記円弧形状に沿う部分から前記円弧形状の開放側に向けて傾斜面により漸次浅く形成され、前記円弧形状の部分が前記加工穴に向けて配置されている。
【０００９】
この応力低減構造によれば、円筒部材に形成された加工穴の周方向の側部において加工穴の深さ方向に凹む凹部が形成されている。このため、加工穴の周方向に生じる引っ張り荷重が凹部により緩和されて、引っ張り荷重の掛かる位置が加工穴の開口部から深さ方向に変位し、開口部において荷重が抑制されることで、加工穴の開口部の軸方向の両端での応力集中を低減することができる。そして、このように作用する凹部は、開口縁の一部が円弧形状に形成され、底部が円弧形状に沿う部分から円弧形状の開放側に向けて傾斜面により漸次浅く形成されていることから、例えばエンドミルのような工具で円筒部材の表面に対して先端の一部が接触するように回転軸を斜めにして加工を行うことで多くの加工手数を伴わず容易に形成することができる。そして、このような形状に形成された凹部は、底部が比較的深い円弧形状の部分が加工穴に向けて配置されているため、加工穴の周方向に生じる引っ張り荷重を緩和する効果を顕著に得ることができる。この結果、重量増加を抑えつつ、円筒部材に形成された加工穴に対する応力集中を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記凹部は、最も深い深さｈが前記加工穴が形成された前記円筒部材の板厚Ｈの５０％以下の範囲であることが好ましい。
【００１１】
この応力低減構造によれば、凹部の最も深い深さｈが加工穴が形成された円筒部材の板厚Ｈの５０％以下であれば、引っ張り荷重の掛かる位置を加工穴の開口部から深さ方向に変位させて開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができ、かつ凹部自体に引っ張り荷重が掛かる事態を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記凹部は、前記加工穴の開口縁との最短距離ｄ１が前記加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの５０％以下の範囲であることが好ましい。
【００１３】
この応力低減構造によれば、凹部の最短距離ｄ１が加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの５０％以下であれば、加工穴の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記凹部は、周方向の差し渡し寸法ｄ２が前記加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの１００％以上３００％以下の範囲であることが好ましい。
【００１５】
この応力低減構造によれば、凹部の周方向の差し渡し寸法ｄ２が加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの１００％以上であれば、加工穴の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができる。一方、凹部の周方向の差し渡し寸法ｄ２が加工穴の周方向の差し渡し寸法Ｄの３００％以下であれば、加工穴の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得つつ、凹部を設けることによる円筒部材の強度低下を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記凹部は、軸方向の差し渡し寸法ｗが前記加工穴の軸方向の差し渡し寸法Ｗの１００％以上３００％以下の範囲であり、前記寸法ｗの範囲の周方向の位置に前記加工穴の前記寸法Ｗが含まれることが好ましい。
【００１７】
この応力低減構造によれば、凹部の軸方向の差し渡し寸法ｗが加工穴の軸方向の差し渡し寸法Ｗの１００％以上で寸法ｗの範囲の周方向の位置に加工穴の寸法Ｗが含まれていれば、加工穴の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができる。一方、凹部の軸方向の差し渡し寸法ｗが加工穴の軸方向の差し渡し寸法Ｗの３００％以下で寸法ｗの範囲の周方向の位置に加工穴の寸法Ｗが含まれていれば、加工穴の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得つつ、凹部を設けることによる円筒部材の強度低下を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記凹部は、前記加工穴の周方向の両側部に配置されていることが好ましい。
【００１９】
この応力低減構造によれば、凹部が加工穴の周方向の両側部に配置されていることで、加工穴の周方向両側に生じる引っ張り荷重を緩和する作用を顕著に得ることができる。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記凹部は、前記加工穴の周方向の両側部に配置されて、前記加工穴の中心を基準とする対称形状に形成されていることが好ましい。
【００２１】
この応力低減構造によれば、凹部が加工穴の周方向の両側部に配置され、かつ加工穴の中心を基準とする対称形状に形成されていることで、加工穴の周方向両側に生じる引っ張り荷重を緩和する作用を顕著に得ることができ、かつ周方向両側で均等に得ることができる。
【００２２】
また、本発明の一態様に係る応力低減構造では、前記加工穴は、周方向が長尺の楕円形状に形成されていることが好ましい。
【００２３】
この応力低減構造によれば、加工穴が周方向が長尺の楕円形状に形成されていることで、応力の集中する軸方向の両端における曲率が円形状に比較して大きくなるため、応力が両端の周方向に分散しやすくなる。この結果、凹部による効果と相乗して加工穴の開口部の軸方向の両端での応力集中を低減することができる。
【００２４】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係るガスタービンケーシングは、上述した加工穴および凹部を有する円筒部材をなす。
【００２５】
このガスタービンケーシングによれば、高い熱応力やフープ応力が発生した場合の加工穴を基にした低サイクル疲労寿命の低下を抑制することができる。
【００２６】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係るガスタービンは、上述したガスタービンケーシングを外郭として備える。
【００２７】
このガスタービンによれば、ガスタービンケーシングにおいて低サイクル疲労寿命の低下が抑制されるため、長寿命化を図り信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、加工を容易に行うことができ円筒部材に形成された加工穴に対する応力集中を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る応力低減構造の平面図である。
【図３】図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る応力低減構造の製造方法を示す平面図である。
【図５】図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図６は、図２におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る応力低減構造の他の例を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係る図表である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係るグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の実施例に係るグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００３１】
図１は、本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【００３２】
図１に示すガスタービンは、航空用ガスタービンである。この航空用ガスタービンは、ファンケーシング１１とガスタービンケーシング１２とを有している。ファンケーシング１１は、その内部にファン１３が収容されている。ガスタービンケーシング１２は、圧縮機ケーシング１２Ａと燃焼器ケーシング１２Ｂとタービンケーシング１２Ｃとが連続して配置されて円筒形状に形成されたもので、圧縮機ケーシング１２Ａ内に圧縮機１４、燃焼器ケーシング１２Ｂ内に燃焼器１５、タービンケーシング１２Ｃ内にタービン１６がそれぞれ収容されている。
【００３３】
ファン１３は、回転軸２１の外周部に複数のファンブレード２２が装着されて構成されている。圧縮機１４は、低圧コンプレッサ２３と高圧コンプレッサ２４とを有している。燃焼器１５は、圧縮機１４より下流側に位置し、周方向に複数配置されている。タービン１６は、燃焼器１５より下流側に位置し、高圧タービン２５および低圧タービン２６を有している。そして、ファン１３の回転軸２１と低圧コンプレッサ２３とが連結され、低圧コンプレッサ２３と低圧タービン２６とが第一ロータ軸２７により連結されている。また、高圧コンプレッサ２４と高圧タービン２５とが、第一ロータ軸２７の外周側に位置する円筒形状をなす第二ロータ軸２８により連結されている。
【００３４】
従って、圧縮機１４にて、空気取入口から取り込まれた空気が、低圧コンプレッサ２３と高圧コンプレッサ２４における図示しない複数の静翼と動翼を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１５にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。この燃焼器１５で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１６を構成する高圧タービン２５および低圧タービン２６における図示しない複数の静翼と動翼を通過することで第一ロータ軸２７および第二ロータ軸２８が駆動回転する。この場合、低圧タービン２６の回転力が第一ロータ軸２７により低圧コンプレッサ２３に伝達されて駆動する。また、高圧タービン２５の回転力が第二ロータ軸２８により高圧コンプレッサ２４に伝達されて駆動する。その結果、ファン１３を駆動することができると共に、タービン１６から排出される排気ガスにより推力を得ることができる。
【００３５】
なお、本実施形態に係るガスタービンは、上述した航空用ガスタービンに限定されるものではなく、例えば、発電用ガスタービンなどを含む。
【００３６】
本実施形態に係る応力低減構造は、上述したようなガスタービンにおけるガスタービンケーシング１２に適用される。上述したようにガスタービンケーシング１２は円筒形状に形成されたもので、ガスタービンの起動時や停止時に生じる温度差により高い熱応力が発生する。また、運転に伴いガスタービンケーシング１２の内部の圧力は上昇し、円筒形状に対して周方向の引っ張り応力であるフープ応力が発生する。このような高い熱応力やフープ応力は、特に、燃焼ガスを生成する燃焼器ケーシング１２Ｂにおいて発生する。ここで、周方向とは、図１において第一ロータ軸２７および第二ロータ軸２８の回転中心となる軸心Ｒを中心とした周り方向をいう。また、以下の説明において軸方向とは、軸心Ｒに平行な方向をいう。
【００３７】
図２は、本実施形態に係る応力低減構造の平面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、本実施形態に係る応力低減構造の製造方法を示す平面図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。図６は、図２におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００３８】
図２から図６は、円筒形状の円筒部材１０の一部として、上述したガスタービンケーシング１２（特に、燃焼器ケーシング１２Ｂ）の一部を示している。円筒部材１０は、外部部品などを取り付けるための加工穴１が形成されている。
【００３９】
加工穴１は、上述した高い熱応力やフープ応力が起動や停止で繰り返し掛かることから、図２において周方向の引っ張り荷重により開口部の軸方向の両端１ａに応力が集中し、これにより円筒部材１０の低サイクル疲労寿命が大幅に低下することとなる。従って、本実施形態の応力低減構造は、円筒部材１０に形成された加工穴１に対して周方向の引っ張り荷重を抑制し応力集中を低減するためにある。
【００４０】
本実施形態の応力低減構造は、加工穴１の周方向の側部において加工穴１の深さ方向に凹む凹部２が形成されている。この凹部２は、図２に示すように、開口縁が、その一部を円弧形状（馬蹄形状またはＣ字形状）に形成された円弧部２ａと、円弧形状が開放されて円弧形状の両端が直線状に繋がれた開放部２ｂとで形成されている。また、凹部２は、図３に示すように、底部が、円弧部２ａに沿う部分から開放部２ｂ側に向けて傾斜面２ｃにより漸次浅く形成されている。すなわち、凹部２の底部は、円弧部２ａに沿う部分が深く、特に円弧部２ａの中央部が最も深く形成され、開放部２ｂに近づくにつれて傾斜面２ｃにより浅くなるように形成されている。この凹部２は、円弧形状の円弧部２ａを加工穴１に向けて配置されている。
【００４１】
この凹部２は、図４および図５に示すように、切削に用いられる円柱形状のエンドミル１００を用い、円筒部材１０の表面に対して先端の一部が接触するように回転軸Ｃｅを斜めにして加工を行うことで形成する。従って、凹部２は、エンドミル１００の先端の一部が円筒部材１０の表面に対して斜めに接触することで、上述した円弧部２ａ、開放部２ｂ、および傾斜面２ｃが形成される。また、凹部２は、図３および図５に示すように、円弧部２ａに沿う内面が湾曲して滑らかに形成されており、この内面はエンドミル１００の切削刃（図示せず）の形状により滑らかに形成される。このように、凹部２は、多くの工具を用いたり工具を移動させたりして加工手数を伴わず、１つのエンドミル１００により容易に形成することができる。
【００４２】
この本実施形態の応力低減構造によれば、円筒部材１０に形成された加工穴１の周方向の側部において加工穴１の深さ方向に凹む凹部２が形成されている。このため、加工穴１の周方向に生じる引っ張り荷重が凹部２により緩和されて、引っ張り荷重の掛かる位置が加工穴１の開口部から深さ方向に変位し、開口部において荷重が抑制されることで、加工穴１の開口部の軸方向の両端１ａでの応力集中を低減することができる。そして、このように作用する凹部２は、開口縁の一部が円弧形状に形成された円弧部２ａを有し、底部が円弧部２ａに沿う部分から円弧形状が開放される開放部２ｂに向けて傾斜面２ｃにより漸次浅く形成され、上述したようにエンドミル１００で円筒部材１０の表面に対して先端の一部が接触するように回転軸Ｃｅを斜めにして加工を行うことで多くの加工手数を伴わず容易に形成することができる。そして、このような形状に形成された凹部２は、底部が比較的深い円弧部２ａが加工穴１に向けて配置されているため、加工穴１の周方向に生じる引っ張り荷重を緩和する効果を顕著に得ることができる。この結果、重量増加を抑えつつ、円筒部材１０に形成された加工穴１に対する応力集中を低減することができる。
【００４３】
なお、凹部２は、底部が比較的深い円弧部２ａが加工穴１に向けて配置されていれば、加工穴１の周方向に生じる引っ張り荷重を緩和する効果を顕著に得ることができるため、図２に示すように開放部２ｂが軸方向に向けて配置されていなくてもよく、例えば、開放部２ｂが周方向で加工穴１の反対方向に向けて配置されている構成であってもよい。
【００４４】
また、凹部２は、円弧部２ａに沿う内面が湾曲して滑らかに形成されて傾斜面２ｃに連続していることで、内面に角部を有する形状と比較して凹部２自体に引っ張り荷重が掛かる事態を抑制することができる。
【００４５】
なお、凹部２は、加工穴１が貫通している場合、円筒部材１０の筒内側または筒外側で開口する加工穴１の周方向の側部に設けられる。また、加工穴１が貫通していない場合、凹部２は、加工穴１が開口する側で加工穴１の周方向の側部に設けられる。
【００４６】
また、本実施形態の応力低減構造では、図５および図６に示すように、凹部２は、最も深い深さｈが加工穴１が形成された円筒部材１０の板厚Ｈの５０％以下の範囲であることが好ましい。
【００４７】
凹部２の最も深い深さｈが加工穴１が形成された円筒部材１０の板厚Ｈの５０％以下であれば、引っ張り荷重の掛かる位置を加工穴１の開口部から深さ方向に変位させて開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができ、かつ凹部２自体に引っ張り荷重が掛かる事態を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施形態の応力低減構造では、図２および図６に示すように、凹部２は、加工穴１の開口縁との最短距離ｄ１が加工穴１の周方向の差し渡し寸法Ｄの５０％以下の範囲であることが好ましい。
【００４９】
凹部２の最短距離ｄ１が加工穴１の周方向の差し渡し寸法Ｄの５０％以下であれば、加工穴１の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができる。
【００５０】
また、本実施形態の応力低減構造では、図２に示すように、凹部２は、周方向の差し渡し寸法ｄ２が加工穴１の周方向の差し渡し寸法Ｄの１００％以上３００％以下の範囲であることが好ましい。
【００５１】
凹部２の周方向の差し渡し寸法ｄ２が加工穴１の周方向の差し渡し寸法Ｄの１００％以上であれば、加工穴１の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができる。一方、凹部２の周方向の差し渡し寸法ｄ２が加工穴１の周方向の差し渡し寸法Ｄの３００％以下であれば、加工穴１の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得つつ、凹部２を設けることによる円筒部材１０の強度低下を抑えることができる。
【００５２】
また、本実施形態の応力低減構造では、図２に示すように、凹部２は、軸方向の差し渡し寸法ｗが加工穴１の軸方向の差し渡し寸法Ｗの１００％以上３００％以下の範囲であり、寸法ｗの範囲の周方向の位置に加工穴１の寸法Ｗが含まれることが好ましい。
【００５３】
凹部２の軸方向の差し渡し寸法ｗが加工穴１の軸方向の差し渡し寸法Ｗの１００％以上で寸法ｗの範囲の周方向の位置に加工穴１の寸法Ｗが含まれていれば、加工穴１の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得ることができる。一方、凹部２の軸方向の差し渡し寸法ｗが加工穴１の軸方向の差し渡し寸法Ｗの３００％以下で寸法ｗの範囲の周方向の位置に加工穴１の寸法Ｗが含まれていれば、加工穴１の開口部における荷重を抑制する効果を顕著に得つつ、凹部２を設けることによる円筒部材１０の強度低下を抑えることができる。
【００５４】
また、本実施形態の応力低減構造では、図２に示すように、凹部２は、加工穴１の周方向の両側部に配置されていることが好ましい。
【００５５】
凹部２は、加工穴１の周方向の一方の側部に配置されていても上記の効果を得ることができるが、凹部２が加工穴１の周方向の両側部に配置されていることで、加工穴１の周方向両側に生じる引っ張り荷重を緩和する作用を顕著に得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態の応力低減構造では、図２に示すように、凹部２は、加工穴１の周方向の両側部に配置されて、加工穴１の中心を基準とする対称形状に形成されていることが好ましい。
【００５７】
凹部２は、加工穴１の周方向の一方の側部に配置されて加工穴１の中心を基準として非対称に形成されていても上記の効果を得ることができるが、凹部２が加工穴１の周方向の両側部に配置され、かつ加工穴１の中心を基準とする対称形状に形成されていることで、加工穴１の周方向両側に生じる引っ張り荷重を緩和する作用を顕著に得ることができ、かつ周方向両側で均等に得ることができる。
【００５８】
図７は、本発明の実施形態に係る応力低減構造の他の例を示す平面図である。
【００５９】
本実施形態の応力低減構造では、図７に示すように、加工穴１は、周方向が長尺の楕円形状に形成されていることが好ましい。
【００６０】
加工穴１が図２に示すような真円形状に形成されていても上述の効果を得ることができるが、加工穴１が周方向が長尺の楕円形状に形成されていることで、応力の集中する軸方向の両端１ａにおける曲率が円形状に比較して大きくなるため、応力が両端１ａの周方向に分散しやすくなる。この結果、凹部２による効果と相乗して加工穴１の開口部の軸方向の両端１ａでの応力集中を低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態のガスタービンケーシング１２は、上述した加工穴１および凹部２を有する円筒部材１０をなすことが好ましい。
【００６２】
このガスタービンケーシング１２によれば、高い熱応力やフープ応力が発生した場合の加工穴１を基にした低サイクル疲労寿命の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態のガスタービンは、上記ガスタービンケーシング１２を外郭に備えることが好ましい。
【００６４】
このガスタービンによれば、ガスタービンケーシング１２において低サイクル疲労寿命の低下が抑制されるため、長寿命化を図り信頼性を向上することができる。
【００６５】
以下、実施例について説明する。図８は、本実施例に係る図表である。図９および図１０は、本実施例に係るグラフである。
【００６６】
本実施例では、ベース、テスト１〜６について３次元での静的構造解析を行った。ベース、テスト１〜６は、図８に示すように、凹部の加工穴の開口縁との最短距離ｄ１、凹部の軸方向の差し渡し寸法ｗ、加工穴の中心から軸方向への凹部の円弧部側の寸法ｗ１（図２参照）、加工穴の中心から軸方向への凹部の開放部側の寸法ｗ２（図２参照）、凹部の最も深い深さｈについて規定している。加工穴は、図２を参照するように、真円形状であり差し渡し寸法Ｄはベース、テスト１〜６において同一（０．２６）である。凹部は、図２および図３を参照するように、円弧部、開放部、および傾斜面を有し、加工穴の軸方向の両側部に配置されている。そして、テスト１〜３は、凹部の軸方向の差し渡し寸法ｗを変化させた。また、テスト４〜６は、凹部の加工穴の開口縁との最短距離ｄ１を変化させた。なお、図８における数値の単位はインチである。
【００６７】
図９および図１０において、各◇は加工穴の外側後方の節点（図２における加工穴１の開口部の軸方向の上側の端１ａ）であり、これら節点におけるＫｔを示している。Ｋｔは、（応力集中係数であって解析結果と無限遠での理論応力の比である。
【００６８】
テスト１〜３において、図９に示すように、Ｋｔは、ｗ＝Ｄに対してｗ＝２Ｄの場合に２割近く減少し、ｗ＝３Ｄの場合に５割近く減少することが分かる。なお、図９には明示しないが、図２における加工穴１の開口部の軸方向の下側の端１ａでも同様の傾向となる。従って、ｗ＝Ｄに対してＤを大きくすると応力低減効果が得られることが分かる。
【００６９】
テスト４〜６において、図１０に示すように、Ｋｔは、ｄ１＝Ｄに対してｄ１＝Ｄ／２、ｄ１＝Ｄ／３の場合に１割近く減少することが分かる。なお、図１０には明示しないが、図２における加工穴１の開口部の軸方向の下側の端１ａでも同様の傾向となる。従って、ｄ１＝Ｄに対してＤを大きくすると応力低減効果が得られることが分かる。
【符号の説明】
【００７０】
１  加工穴
１ａ  軸方向の端
２  凹部
２ａ  円弧部
２ｂ  開放部
２ｃ  傾斜面
１０  円筒部材
１２  ガスタービンケーシング
【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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